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刘泰生:海水直接电解水制氢突破,成本降至0.3元/立方米
最后更新: 2023-06-28 08:36:37几年前谈氢需求,一直围绕着氢燃料电池车方面的应用。实际上,氢能在其它领域有更多用量,更大需求。第一个领域是化工和冶金。例如刚才介绍的煤焦油,煤的多联产,再包括石化,都需要氢气。以前对氢的需求被高氢价掩盖了,只能用别的产品替代;现在很多地方都在谈氢冶炼,炼钢过程不再用碳,转而用氢,钢的品质会更高,甚至给国家钢铁冶炼行业带来翻天覆地的变化。
第二个领域是储能,特别是长期储能。短期储能方面有锂电池,长期储能方面目前公认的两种途径,一是抽水蓄能,二是储氢。随着国家新型电力系统不断发展完善,新能源供应越来越大,储能需求也越来越高。储氢需求自然也相应增加。氢越便宜,储氢的经济性就越好,需求量就越大。随着可再生能源制氢价格的降低,储氢行业竞争力会越来越强,市场需求量会越来越大。
第三个领域是碳中和。实现CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,二氧化碳捕集、利用和封存),大规模利用二氧化碳,并且产生一定经济价值,必然需要利用氢能。未来碳中和最能解决规模化和具有经济性的重要途径之一就是二氧化碳加氢的催化反应生成以甲醇为代表的化工产品。在化工行业,俗话说“甲醇生万物”,有了甲醇,就能再生产乙烯、聚酯等各种物质,这样碳中和的价值化就实现了。所以,未来氢能在碳中和领域会发挥巨大作用。二氧化碳制甲醇,甲醇作燃料烧了之后再收集,这样就能形成碳循环。
CCUS技术示意图,图自论文《我国碳捕集利用与封存技术发展研究》,发表于中国工程院院刊《中国工程科学》2021年第6期
总之,氢能在未来产业领域里运用会越来越广泛,因为它有两方面的推进,可再生能源制绿氢的成本极大下降,使得对氢需求呈现爆炸式增长。低价、高需,这两者结合后,氢能产业已经出现了拐点。
此外,在整个氢能产业链上,也出现了很多新技术。
第一,固态储氢使得储运成本进一步下降,安全性进一步提高。以前都是用气瓶来储氢,现在固态储氢安全性更高,存储量更大。
第二,在管道输运方面,氢与天然气混合输运,这些话题也慢慢提上议程,使得氢的运输与使用更加经济。
第三,氢制氨。把氢和氮气结合起来生成氨,运输后再分解为氢和氮。
综上,氢的储存运输,在这几年得到蓬勃发展,使得大家以往对其经济性与安全性方面的担忧得到进一步缓解。供应、需求、运输存储等方面的问题在这几年里面都得到了极大解决,所以氢能行业快速发展,有需求就有投入,有投入就有办法降成本。只要市场规模扩大,行业发展马上会进入快车道。
观察者网:您刚才说了不少前提、场景以及生态,中国氢能产业的发展情况与欧、美、日的对比情况怎么样?
刘泰生:他们也经历过一次反复。整体而言,10年前,日本、欧洲比中国先进。尤其是在欧洲,关于绿能等话题讨论较多,欧洲的海上风电技术、陆上风电技术确实比中国领先。当时中国很多风电企业、太阳能企业要到欧洲去学习技术、购买技术。当时他们在政策上也较激进,在整体环境与技术上都领先于中国。
但是在目前阶段,形势已经发生了逆转。
首先,从可再生能源角度出发,无论是风电还是太阳能,中国已经走在世界前列。整个风电的效率、规模、单机功率、成本都远远领先于欧洲,太阳能也是一样。中国的可再生能源,包括水电,全面领先于世界各国,这为制氢打下基础。
在氢领域,各方面业务都取得了明显突破,尤其是储氢,是以前美、欧、日所忽略的部分。长期以来,西方一直用储氢罐来储氢,如果我们继续走这条路线,可能一直跟在后面,永远无法实现领先。现在,国内在固态储氢、氨氢转化等新路径上取得了很好的成效。
由于氢能价格偏贵等原因,欧、美、日氢能产业一度进入低谷,比如丰田虽然在很长一段时间内把氢燃料电池的专利握得很紧,但是因为干不下去,所以干脆全放开了,希望得到社会广泛应用,把汽车产业带动起来。为什么他们放开了?当时在日本国内也没办法,走不下去了,全世界都进入了一个低谷期。这几年,他们慢慢从低谷期爬起来了,也制定了相应氢能的支持计划或开发计划。现在很多欧洲国家也在开展“绿电制绿氢”的大规模尝试,比如几家公司在挪威海上开展海水淡化后,再用海上风电制氢,再合成氨等。但是整体而言,从目前来看,中国氢能产业发展至少不落后于欧、美、日的发展。从市场角度看,中国比他们的机遇应该更好一些,也许未来氢能最大的市场机遇就在中国。
2022年5月,欧盟推出REPowerEU计划,提出在2030年之前要达到年产1000万吨可再生氢的能力。
观察者网:最后一个问题,很多网友朋友关心这个产业会不会面临某些环节的“卡脖子”?
刘泰生:目前来看,基本上都已经实现国产化,比如我们的海水制氢,整套设备,从风电设备到电缆、电解槽,再到所有监控、电源系统,全部实现国产化,换言之,如果这条路线继续走下去,全国产是没问题的。
储运方面刚才我也讲到了,储氢罐可以实现国产化,固态储氢也可以全国产化,氨氢转化也基本全国产化。至于氢燃料电池里有一些关键催化剂确实是进口的,掌握在西方手里,这是事实。但我个人相信,通过几年努力,也可以达到完全国产化。氢燃料电池问题解决后,氢能产业链全国产化基本就没有阻碍了。
关于氢化工、氢冶炼,我相信以中国人的智慧和能力,肯定能解决这个问题。虽然现在还没有开始用氢冶炼钢铁,但是我相信,只要开始干,肯定没问题。再比如,中国有很多地方已经开始尝试氢与二氧化碳的合成,甚至于有些地方已经合成淀粉。我认为,整个产业链,从技术、生产及市场都已经打通了,除了极个别的点需要努力以外,基本上已经可以实现完全国产化。
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