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    评论:石油公司如何玩转氢能?

       更新时间: 2020-08-07 16:07:09   中国能源报

      1升液氢只有70克,而能量密度却是普通汽油的3倍,可以用于航天、航空等高速运输工具。

      作为清洁的二次能源,氢能可以广泛应用在燃料电池车辆、发电、储能等领域。规模化储存的特性让它可以部分替代石油和天然气,对应对气候变化和保障能源供应安全等具有一定的支撑作用,已逐步走进了人们的生产生活,成为世界发达国家追逐的能源新宠。

      氢能产业有多重要?“2050年氢能在我国终端能源体系中将占10%-15%,成为我国能源战略重要组成部分,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,可以带来十几万亿的新兴产业。”中国工程院院士干勇这样说。

      “氢能热”已驱动国际大牌石油公司试水,中国石油公司自然也不甘落后,但石油公司能玩转氢能吗?

      日前,在中国石化举办的氢能战略研讨会上,多位院士和专家、企业主们就此展开热议。

      “成本高、运输难”

      中国氢能联盟发布的白皮书预计:到2050年,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值将达到12万亿元,全国加氢站达到1万座以上,交通运输、工业领域将实现氢能的普及应用,燃料电池达到520万辆/年,固定式发电装置2万套,燃料电池系统产能550台套/年。6000万吨氢利用,可减排约7亿吨二氧化碳。

      目前制氢的主要来源:化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质制氢等。

      制取氢的经济性如何呢?根据业内人士测算,不同原料制取一公斤氢的成本从高到低依次为:电解水制氢48.27元;煤制氢26.32元;天然气制氢28.11元;乙醇制氢27.6元。 其中,化石燃料制氢与工业副产制氢以较低的成本占据制氢结构的主体地位。但化石能源面临着碳排放问题,未来碳捕捉技术有望解决二氧化碳排放问题,但也会增加制氢成本。

      “低成本制氢是可持续发展的关键”。中国工程院院士顾大钊指出。现实是多数制氢成本方式还不具备竞争力。比如,按照中国工程院院士、中国矿业大学教授彭苏萍的测算,燃料电池车用氢成本控制在40元/公斤才有竞争力。

      另外值得注意的是,有业内专家指出, 未来可再生能源可能会变成制氢的主要方式,在经济性上将明显强于化石能源。

      虽然氢气很轻,但储运起来并不轻巧,也是氢作为能源最大的应用难点之一。目前主要有液氢、高压氢瓶、金属储氢、有机化合物等储氢模式。氢液化能量消耗比较高,高压瓶储运价格相对低廉,但主要适合中小量氢的储运,是我国目前主要储氢方式。中国工程院院士、中国科学院大连化物所研究员衣宝廉等业内人士建议,对于长距离、大规模运输氢应探索天然气管网运输。

      关键技术和核心装备“卡脖子”

      让院士们担忧的是,目前“卡脖子”问题分布在氢能产业的各个环节,从制氢、储氢到加氢,亟需打破国外技术垄断。“技术瓶颈是导致氢能产业成本居高不下的原因,特别是氢储运、燃料电池及电解技术均亟待突破。”彭苏萍说。

      总体上看,国内氢能产业技术水平与国际先进水平在一些方面还存在不小的差距。干勇说,一些与氢相关的关键材料都与国外存在差距,比如,氢密封材料、低温金属材料、高效冷绝缘材料等;燃料电池方面,耐久性寿命比国外产品要短;在储氢环节,车载储氢罐与国外具有一定差距,还达不到完全工程化。还有固定式、移动式的氢气存储装置、加压和加注设备,这些零部件的耐久性和可靠性还要形成技术规范和标准,达到批量化、商业化的应用;加氢机和氢气压缩机,燃电电池系统检测和氢气检测和国外差距都比较大。

      干勇举例说,燃料电池的关键材料——膜电极,是燃料电池里最昂贵的部件,以1000套的生产能力来算,膜电极占78%的成本,即使到50万套也占62%。我国制订了支持膜电极发展中长期计划,但有些指标没有达到,投入不够,大型企业的介入也不够。

      彭苏萍进一步指出,与欧美发达国家相比,我国缺乏对氢能全产业链的深入研究,没有经历过规模试验、数据收集、技术改进、经验积累等阶段,基础研究数据和成果经验缺乏,亟需构建产业链和关键材料自主核心技术体系及标准。

      可参与全产业链

      敢玩氢能得有底气,石油公司有哪些优势呢?

      首先是资源和成本。彭苏萍说,石油企业是油气资源的上游生产者,本身拥有资源,具备以相对较低成本生产氢气的条件,目前,利用油气制氢的成本略高于煤,是电解水制氢成本的1/3到1/4。

      其次是庞大的加油站网点。氢能目前更多应用在车用燃料电池上,但是建一座加氢站的成本都要上千万元,而石油公司遍布全国的加油站,直接就地利用,加氢和加油共建,或者加油、加气、充电和加氢混合,可以省下不少钱。目前,中石油中石化已经在开展这些业务。

      最后是横贯南北的天然气管网。氢的储运问题制约着产业发展,也是关乎氢能成本的关键因素,地下数万公里的天然气管网,可以规模化运输氢,对石油公司来说是一大优势。

      中国石化是国内较早涉足氢能的石油公司,先天的优势加之领导层的重视,这两年得以快速发展。中国工程院院士、中国石化集团董事长张玉卓介绍,目前中国石化每年氢气的产量约300万吨,占全国氢气产量的14%左右。拥有3万多座加油站,目前已建成若干油氢合建示范站。

      也就是说,无论是上游制氢还是中游或者下游的应用,氢能产业链的各个环节石油公司均可参与。“我国氢能产业发展还处于培育阶段,需要有实力的大型企业来承担示范任务,担当产业排头兵。”中国工程院院士、中国工程院能源与矿业工程学部主任苏义脑说。这对家底丰厚的石油公司的来说,也是一大优势。

      但氢能产业发展方向如何选择、发展路径如何优化、发展时机如何把握,仍然存在疑问甚至争议。

    文章关键词: 石油氢能
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