中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：每一次能源利用方式的轉(zhuǎn)變都會(huì)帶來(lái)社會(huì)生產(chǎn)、生活方式的深刻變革。從木材、煤炭、石油、天然氣到氫氣，人類歷史上的能源變革有著清晰的主線邏輯，那就是減碳加氫，不斷提升能量密度。
中國(guó)工程院院士干勇在近期召開(kāi)的第二屆中國(guó)礦業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈大會(huì)上表示，資源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的約束性壓力倒逼能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)變：能源利用方式要從化石能源消耗型向綠色能源再生型轉(zhuǎn)變；碳?xì)淙剂系睦梅绞揭獜母咛既剂舷虻吞既剂限D(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變方式本質(zhì)是燃料的加氫減碳過(guò)程。
具有多重優(yōu)勢(shì)
數(shù)據(jù)顯示，2012年至2015年，全球可再生能源方面的投資為10500億美元，其中，美國(guó)1570億美元，占比15%；歐洲2600億美元，占比25%；中國(guó)3150億美元，占比30%。干勇說(shuō)，中國(guó)在可再生能源的能力方面比世界其他地方發(fā)展更快，中國(guó)正在變成世界可再生能源的動(dòng)力站，未來(lái)5年，中國(guó)將在可再生能源領(lǐng)域成為領(lǐng)導(dǎo)。
這其中，氫是高效的能量載體，易于存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換，在宇宙中的含量最為豐富，且無(wú)污染、零排放。氫能在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要作用。
“氫能源符合新工業(yè)革命所倡導(dǎo)的分布式能源生產(chǎn)與利用方式的各項(xiàng)特征，其在未來(lái)全球能源結(jié)構(gòu)變革中的重要地位和作用已逐步為日本、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家所重視?！备捎卤硎荆覈?guó)在轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)和開(kāi)展節(jié)能減排過(guò)程中，需要充分發(fā)揮氫能源的作用。
在干勇看來(lái)，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路，氫能是支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展和充分利用的重要途徑。
氫作為一種綠色的二次能源具有多重優(yōu)勢(shì)：比電更容易分散儲(chǔ)存，可像天然氣一樣利用管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)模化配送；獲取方式多元，既可從煤、石油、天然氣等化石能源制取，也可從工業(yè)副產(chǎn)品中獲得，更可通過(guò)可再生能源制?。恢迫〕杀据^低。
2011年10月，國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所曾發(fā)布研究報(bào)告：到2020年、2030年和2050年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將分別達(dá)到200GW、400GW和1000GW，2050年滿足全國(guó)17%的電力需求。干勇表示，按儲(chǔ)能比20%計(jì)算，2050年需要200GW儲(chǔ)能設(shè)施，而傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式已不能滿足可再生能源發(fā)展需要。
干勇闡釋了氫能在可再生能源存儲(chǔ)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，“電解水裝置可將難以并網(wǎng)的間歇性電能轉(zhuǎn)變?yōu)闅淠茉?。與抽水蓄能、壓縮空氣、二次電池等儲(chǔ)能方式相比，氫儲(chǔ)能具有地理環(huán)境制約少、規(guī)模適應(yīng)性寬、投資成本低、環(huán)境友好等顯著特征”。
推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
燃料電池是氫能利用的典型代表。與相同用途的其他熱機(jī)相比，燃料電池的能效可高出30%~50%。如果利用來(lái)自于化石能源制取的氫，燃料電池可減排二氧化碳40%以上；如果利用來(lái)自于可再生能源制取的氫，則可實(shí)現(xiàn)真正的高效零二氧化碳排放。另外，通過(guò)單元堆疊方式還可實(shí)現(xiàn)燃料電池規(guī)模放大，同時(shí)適用于移動(dòng)動(dòng)力源和分布式發(fā)電。
氫能與燃料電池技術(shù)推動(dòng)了汽車、分布式發(fā)電等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！皻淙剂霞幼?~5分鐘即可完成，一次加注續(xù)駛里程可達(dá)500公里以上，被認(rèn)為是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要解決方案?！备捎抡f(shuō)。
分布式熱電聯(lián)供方面，燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)效率與燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)分布式發(fā)電系統(tǒng)相比，具有更高的電效率，熱電綜合能效最高可達(dá)90%以上，易于制造千瓦—兆瓦的中小型熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
干勇表示，分布式熱電聯(lián)供能夠提高能源系統(tǒng)利用效率、緩解電網(wǎng)長(zhǎng)距離輸配的壓力，對(duì)我國(guó)電力輸配系統(tǒng)的戰(zhàn)略安全性具有重要意義。
“燃料電池的持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)、可適應(yīng)大潛深、運(yùn)行安靜、紅外輻射少等特點(diǎn)，在深海潛器和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域也有重要應(yīng)用價(jià)值?！备捎陆榻B道，“可用于資源探測(cè)、應(yīng)急救災(zāi)、軍事偵察等，對(duì)國(guó)家安全有重要意義?！?
各國(guó)發(fā)力搶占先機(jī)
當(dāng)前，氫能利用產(chǎn)業(yè)正加速發(fā)展，受到世界發(fā)達(dá)國(guó)家政府和企業(yè)的高度重視，已成為世界經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。歐洲率先開(kāi)始了可再生能源制氫、摻入天然氣管網(wǎng)的商業(yè)示范運(yùn)營(yíng)。德國(guó)意昂集團(tuán)2011年始建第一個(gè)MW級(jí)“Power-to-Gas”示范項(xiàng)目，使用風(fēng)力發(fā)電的剩余電力，通過(guò)電解水制氫。美國(guó)能源部也高度重視該項(xiàng)目，有評(píng)估結(jié)果表明美國(guó)管網(wǎng)注氫容量可達(dá)15%~20%。干勇認(rèn)為，這說(shuō)明氫能發(fā)展利用進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期。
迄今，歐、美、日、韓的汽車企業(yè)在大規(guī)模制氫技術(shù)、70Mpa高壓儲(chǔ)氫技術(shù)以及燃料電池技術(shù)等方面均取得突破，燃料電池性能與壽命已達(dá)到實(shí)用化目標(biāo)。干勇表示，“各大企業(yè)正在努力創(chuàng)新商業(yè)模式、擴(kuò)大批量規(guī)模、迅速降低成本，以期在下一輪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變中占領(lǐng)先機(jī)”。
我國(guó)發(fā)展氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)具有一定基礎(chǔ)。從“十五”開(kāi)始，科技部通過(guò)“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃和“科技支撐計(jì)劃”三大計(jì)劃持續(xù)對(duì)氫能與燃料電池領(lǐng)域進(jìn)行支持，形成了以大學(xué)研究院所為主，涵蓋制氫、儲(chǔ)氫、輸氫、氫安全以及燃料電池技術(shù)的初步的技術(shù)研發(fā)體系。
干勇表示，我國(guó)風(fēng)電2030年裝機(jī)容量將達(dá)到400GW，光伏產(chǎn)業(yè)2030年預(yù)計(jì)達(dá)到270GW，年產(chǎn)氫量可高達(dá)2680億立方米，能滿足驅(qū)動(dòng)1.2億輛燃料電池車需要。“我國(guó)風(fēng)光資源與天然氣管網(wǎng)地理匹配性好，容量大，可再生能源制氫和輸氫均有保證?！?
此外，我國(guó)煤制氫、變壓吸附純化電解水制氫技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)，制氫規(guī)模居世界首位。2012年氫產(chǎn)量達(dá)到1600萬(wàn)噸；稀土儲(chǔ)氫材料連續(xù)3年產(chǎn)量保持1萬(wàn)噸/年、居世界第一，20MPa以下高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫鋼質(zhì)氣瓶產(chǎn)量占到世界的70%以上。這些產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)為我國(guó)發(fā)展氫能源利用創(chuàng)造了條件。
