行业前沿氢能产业百问百答

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双碳圈

双碳圈当今世界开发新能源迫在眉睫,原因是所用的能源如石油、天然气、煤,石油气均属不可再生资源,地球上存量有限;随着化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源、能源将要枯竭,然而人类生存时刻离不开能源,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样的二次能源。氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展。氢双碳圈氢能产业百问百答Q76液氢产业民用领域标准有哪些?

年5月6日,市场监管总局(国家标准委)批准发布了《氢能汽车用燃料液氢》《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三项国家标准,将于11月1日起实施。

Q77液氢生产的难度在于哪几个方面?

①制冷温度低,制冷量大,单位能耗高;②氢的正仲转换使得 氢气所需的功远大于 、氮、氦等气体,其中正-仲转化热占其理想 功的16%左右;③剧烈地比热变化导致氢气的声速随着温度的增加而快速增大,这种高声速使得氢膨胀机转子承受高应力,使得膨胀机设计和制造难度很大;④在液氢温度下,除氦气以外的其他气体杂质均已固化(尤其是固氧),有可能堵塞管路而引起爆炸。

Q78什么情况下会造成液氢的损失?

由于液氢沸点很低、气化潜热小(0.45kJ/g),因此,液氢的温度与外界的温度存在巨大的温差,稍有热量从外界渗入容器,即可造成液氢的快速沸腾而损失。

Q79液氢加注的方法是什么?

使用汽化器汽化后再压缩机加压后加注;使用液氢泵加压后汽化,不使用压缩机而直接加注;或是利用液氢储罐和车载氢罐之间的压差或液氢泵压送得方法直接加注液氢。

Q80液态氢气储罐的组成是什么?

液态氢储罐,用于储存液态氢的低温容器。一般由内胆,外壳体,绝热结构及连接用机械构件,测量仪表,安全设施,液、气注入和排出配管,附件等组成。

Q81液氢的输送方式是什么?

液氢一般采用车辆或船舶运输,液氢生产厂至用户较远时,可以把液氢装在专用低温绝热槽罐内,放在卡车、机车、船舶或者飞机上运输。这是一种既能满足较大输氢量又比较快速、经济的运氢方法。另外液氢还可以使用管道输送。

Q82液氢运输过程中的关键设备是什么?

液氢槽车是关键设备,常用水平放置的圆筒形低温绝热槽罐。汽车用液氢储罐其存储液氢的容量可以达到m3。铁路用特殊大容量的槽车甚至可运输~m3的液氢。

Q83灰氢、绿氢、蓝氢从制备环节的区别是什么?

所谓的灰氢,是指煤炭、天然气、化工工厂等碳基能源制备的氢,由于在制备环节有 化碳排放的,没有实现低碳,把这种氢定义为灰氢,当前全球主要制氢产能都属于灰氢。蓝氢,是在灰氢的制备过程采用“无碳”技术手段,实现零碳排放,需要 化碳的捕捉、利用和封存相关技术支撑,实现蓝氢需要技术的突破发展。水电解制氢是“无碳”制氢技术,同时电力是通过太阳能、水电、风能等可再生能源和核能发电获得,可实现制氢的无碳、绿色,这种氢被称为绿氢,实现绿氢主要受制于可再生能源发电技术和水电解槽技术发展。

Q84电解水制氢的原理是什么?

电解水制氢,在由电极、电解质与隔膜组成的电解槽中,在电解质水溶液中通入电流,水电解后,在阴极产生氢气,在阳极产生氧气。

Q85化石原料制氢的原理是什么?

化石原料制氢,化石原料目前主要指天然气、石油和煤,其他还有页岩气和可燃冰等。天然气、页岩气和可燃冰的主要成分是 。 水蒸气重整制氢是目前采用最多的制氢技术。煤气化制氢是以煤在蒸汽条件下气化产生含氢和一氧化碳的合成气,合成气经变换和分离制得氢。由于石油量少,现在很少用石油重整制氢。

Q86我国各种制氢技术的成本有多高?

主要制氢方式的氢气成本中,煤制氢成本 ,约8~10元/kgH2,其中CAPEX占比接近50%,燃料成本占15%~20%。天然气制氢成本约12元/kgH2,其中燃料成本是成本构成的主要部分,占比达45%~75%。电网制氢因电价过高,经济可行度较低,且我国以煤电为主的特点使电网制氢的碳排放强度大,单位质量氢气碳排放为天然气制氢的3倍以上。可再生能源制氢成本约20元/kgH2,电的成本占总成本约60%,CAPEX占约34%。

除此之外,预计大规模的工业尾气制氢的氢气成本约为11.3元/kgH2,m3/h制氢规模的 制氢,在 价格为3元/kg的情况下的氢气成本约21.3元/kgH2。整体而言,制氢成本的顺序为:煤制氢<工业尾气制氢<天然气制氢<可再生能源制氢< 制氢<电网制氢。

Q87电费占电解水制氢比例是多少?

电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右,因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。存在两条降成本途径:一是降低电解过程中的能耗,可通过开发PEM(质子交换膜电解)及SOEC(固体氧化物电解)技术来实现;二是采用低成本电力为制氢原料,关键在于依靠光伏和风电的发展。以大工业电价均价0.61元/kW·h计算,当前电解水制氢的成本为3.69元/Nm3。

当用电价格低于0.50元/kW·h时,电解水制备的氢气成本才可与汽油相当。光伏系统发电成本0.元/kWh,风电度电成本约为0.元/kWh,且在未来仍有一定的下降空间。

Q88哪一种电解水制氢与风电光伏匹配?

电解水制氢主要分为AWE、固体聚合物PEM水电解,固体聚合物阴离子交换膜(AEM)水电解、固体氧化物(SOE)水电解。其中,AWE是最早工业化的水电解技术,已有数十年的应用经验,最为成熟;PEM电解水技术近年来产业化发展迅速,SOE水电解技术处于初步示范阶段,而AEM水电解研究刚起步。

从时间尺度上看,AWE技术在解决近期可再生能源的消纳方面易于快速部署和应用;但从技术角度看,PEM电解水技术的电流密度高、电解槽体积小、运行灵活、利于快速变载,与风电、光伏(发电的波动性和随机性较大)具有良好的匹配性。随着PEM电解槽的推广应用,其成本有望快速下降,必然是未来5~10a的发展趋势。SOE、AEM水电解的发展则取决于相关材料技术的突破情况。

Q89为什么越过电网就近电制氢不可行?

目前,电解水制氢成本中70%以上为电费,当到户电价在0.3元/千瓦时左右时,其成本已接近于传统化石能源制氢。但是,越过电网就近下电制氢本质上不可行。曾有研究者提出,基于成本考虑,可以尝试在水电站附近就近制氢,避免电网输送等费用。但实际上,无论是从法规监管角度,还是从运输的经济性角度看,该思路均不可行。电力法及相关法律法规已明确规定用电企业应通过电网接入用电,直接通过发电企业供电违反电力法相关规定;在运输方面,水电站均位于偏远地区,大规模氢气运输在经济上和技术上均不可行。

Q90天然气制氢在什么条件下比煤制氢便宜?

天然气制氢的特点在于流程短,投资低,运行稳定。煤制氢的特点在于流程长,投资高,运行相对复杂,因煤炭价格相对较低,制氢成本低。当制氢规模低于5万Nm3/h时,煤制氢的氢气成本中固定资产折旧成本高,与天然气制氢相比没有优势。当制氢规模大于5万Nm3/h,煤制氢成本中固定资产折旧成本较低,其氢气成本具有竞争能力。制氢规模越大,煤制氢路线的成本优势越明显。

Q91天然气水蒸气重整制氢燃料占生产成本比例如何?

天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热,制氢过程能耗高,燃料成本占生产成本的50-70%。天然气催化部分氧化制合成气,相比传统的蒸汽重整方法比,该过程能耗低,采用极其廉价的耐火材料堆砌反应器,但天然气催化部分氧化制氢因大量纯氧而增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。

采用高温无机陶瓷透氧膜作为天然气催化部分氧化的反应器,将廉价制氧与天然气催化部分氧化制氢结合同时进行。初步技术经济评估结果表明,同常规生产过程相比,其装置投资将降低约25——30%,生产成本将降低30-50%。

Q92碳价达到什么水平时灰氢与绿氢成本可以持平?

电解槽设备成本随着技术进步和规模化,将在年前下降60%-80%,其制氢系统的耗电量和运维成本也将随之降低。随着可再生能源发电成本的降低,5-10年内,电解水制氢成本将降至20元/千克以内,具备经济性。按照目前碳配额试行市场40元/吨的交易价格计算,煤制氢需要增加0.1元/立方米的氢气碳配额成本。因此,当碳配额交易价格达到元/吨时,绿氢成本将和灰氢持平。

Q93长管拖车运氢适用于哪种运输场景?

当运输距离为50km时,氢气的运输成本为4.9元/kg;随着运输距离的增加,长管拖车运输成本逐渐上升,当距离km时运输成本近22元/kg,所以考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于km内的短距离和运量较少的运输场景。

Q年来国内一共卖出多少辆氢燃料电池汽车?

年,燃料电池汽车产销量均为辆。年,燃料电池汽车迎来较大发展,产销分别完成辆和辆,同比增长85.5%、79.2%。

然而,在新能源汽车产销增速迅猛的年,燃料电池汽车的产销却出现了大幅下滑,仅仅完成辆、辆,分别同比下降57.5%、56.8%。

Q95天然气管道掺氢的安全比例是多少?

对于掺氢的天然气管道,其各个部分的适用掺氢比例有很大区别。压缩机等管网设备能接受的掺氢比例是最小的,约为10%;管道能接受的掺氢比例随着钢级的不同而有所变化,大致范围在30%~50%之间;安全事故允许的掺氢比例在24%左右。

Q96目前最成熟的氢气储运技术是什么?

目前应用最广泛、最成熟的是“压缩氢气(CH2)”的氢气储运方式,常用操作压力为20MPa的管束车运输,因回空压力限制每辆车可用氢气的质量约~kg。

Q97我国目前终端氢价是多少?

随着燃料电池终端应用的起量,终端氢价格可由目前的70-80元/kg(含税)下降至年的约35-40元/kg(含税),并至年下降至约30元/kg(含税)。

Q98加氢站投资成本有多高?

加氢站设备国产化还面临瓶颈,氢气压缩机、加注机等关键设备目前仍以进口为主。根据公开资料整理,加注量0kg/d的35MPa加氢站建设成本高达1万元,高出加油站数倍。其中储氢装置、压缩机、加注机、站控系统等占加氢站总投资约60%,其中氢压缩机占比 ,约为30%。

Q99我国的氢源结构是什么样的?

从氢能源结构方面来看,目前全球平均氢气有48%来源于天然气、30%来自于副产氢、仅18%来源于煤炭。其中日本氢能来源结构最为清洁,由于日本资源短缺问题,其一直致力于打造一条全球无碳 供应链,主要依靠基于"可再生能源"发电,利用水电解生产的氢燃料,电解水制氢占比达到了63%。而中国的氢能源结构仍以煤炭为主,煤制氢占比62%,天然气制氢占19%,而电解水制氢仅占1%,氢源结构需要优化。

Q加氢站内储气压力一般为多少?

前国际上应用比较广泛的车载储氢瓶压力等级主要有35MPa和70MPa两种。加氢站的 设计压力等级也需要与其加注车辆车载储氢的压力等级相匹配,除了利用长管拖车作为20MPa移动储氢设施外,35MPa氢燃料电池车的加氢站站内 固定储氢压力一般为45MPa,70MPa氢燃料电池车的加氢站站内 固定储氢压力一般为90MPa。

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为顺应新发展格局的需要,将资源循环保障体系议题提升至更重要的位置,由中国循环经济协会指导,中国低碳网、广东省循环经济和资源综合利用协会主办,广东省环境保护产业协会、湖南循环经济研究会,四川省循环经济协会,深圳市氢能和燃料电池协会等十多家协会协办,蓝调国际会展管理(深圳)有限公司承办的深圳国际绿色循环经济产业周(简称:绿色循环周GCEWeek)将于年6月30日-7月2日在深圳(福田)会展中心举行。

“绿色循环周GCEWeek”是迄今国内 以绿色与循环经济为主题的综合性大型活动平台,为加强国内外循环经济领域的合作与交流,加快发展并壮大资源循环利用产业,推动循环经济技术创新,促进科技成果转化,推广先进技术、装备与产品。

“绿色循环周GCEWeek”品牌的全新升级,旨在打造中国首屈一指的专业循环利用、再生能源、低碳减排、智慧节能领域的生态综合性平台,发布中国“循环经济”产业发展先锋单位“绿鼎奖”评选,以展览展示、主题论坛、高端峰会、国际项目路演、大型赛事等为内容,聚焦循环经济全产业链,致力于打造中国乃至全球行业标杆展会。

公司名称:蓝调国际会展管理(深圳)有限公司

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