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文檔簡介
2022氫能產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告ResearchReportonIndustryofHydrogenEnergyin20222021年,“碳達(dá)峰”和“碳中和”在兩會上作為中國的戰(zhàn)略目標(biāo),首次被寫入政府工作報(bào)告,彰顯了中國
堅(jiān)持走低碳發(fā)展道路的決心。在加速能源行業(yè)轉(zhuǎn)型的背景下,氫能憑借零污染、能量高、資源豐富、用途
廣泛等優(yōu)點(diǎn),氫能產(chǎn)業(yè)受到了國家的高度重視,并積極引導(dǎo)、支持其發(fā)展。目前,我國氫能已逐步建立起制儲運(yùn)加用等重點(diǎn)環(huán)節(jié)較完整的產(chǎn)業(yè)鏈,初步具備了規(guī)模化發(fā)展的基礎(chǔ),但
氫能產(chǎn)業(yè)仍面臨核心技術(shù)、關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口、產(chǎn)業(yè)配套能力不足等問題。不過作為氫氣產(chǎn)量世界第一的國家,我國擁有豐富的氫能供給經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),同時(shí)擁有目前世界上規(guī)模
最大的制氫能力,低成本的氫源將能支持產(chǎn)業(yè)早期的發(fā)展。加之國家政策的大力支持,央企、優(yōu)質(zhì)民企地
不斷入局,我國氫能領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計(jì),2020年至2025年間,中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)1萬億元,2026年至2035年產(chǎn)值
達(dá)到5萬億元。在“雙碳”目標(biāo)下,為建設(shè)綠色經(jīng)濟(jì)高效便捷的氫能供應(yīng)體系,中國將在氫的制儲運(yùn)加各環(huán)節(jié)逐漸突破。發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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摘要雙碳轉(zhuǎn)型推動(dòng)下的氫能?氫能源的概念、特點(diǎn)以及對推進(jìn)雙碳目標(biāo)的意義?國外:全球各國共同推薦氫能源發(fā)展?國內(nèi):氫能政策體系日漸明朗?氫能發(fā)展現(xiàn)狀:氫氣需求逐步提高,氫氣產(chǎn)量世界第一氫能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?
制氫端:三種主要技術(shù)路線?儲氫端:四大儲存方式各有千秋?運(yùn)氫端:與儲氫方式密不可分?應(yīng)用端:交通、工業(yè)、電力、建筑四大領(lǐng)域氫能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢氫能產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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目錄受全球氣候變暖、不可再生的化石能源不斷消耗等因素
影響,國際社會對保障能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對
氣候變化等問題日益重視,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型
是必然趨勢,以風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源為代表
的新能源獲得了大力的發(fā)展。氫能作為一種可再生的二次能源,來源豐富,可以從水、
化石燃料等含氫物質(zhì)中制取,是重要的工業(yè)原料和能源
載體。與煤炭、天然氣、石油等傳統(tǒng)燃料相比,氫能還
具有熱值高、能量密度大、反應(yīng)零排放等天然優(yōu)勢。發(fā)展氫能可以保障國家能源安全,減少對化石燃料的進(jìn)
口依賴,解決能源與環(huán)境尖銳矛盾,實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo),
是交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳
選擇。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈較長,發(fā)展氫能源能夠帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)共
同發(fā)展,為經(jīng)濟(jì)增長提供強(qiáng)勁動(dòng)力。氫能是指一種來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應(yīng)用場景豐富的二次能源,是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和
支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展發(fā)展的理想互聯(lián)媒介。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟白皮書,氫能具有以下五個(gè)特點(diǎn)。mm
氫能概念、特點(diǎn)及對推進(jìn)雙碳的意義發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com氫熱值達(dá)到143MJ/kg,是同質(zhì)量焦炭、
汽油等化石燃料的3-4倍,通過燃料電
池可實(shí)現(xiàn)綜合轉(zhuǎn)化效率90%以上,利
用過程中能量損耗小。應(yīng)用于發(fā)電(分布式供電供暖)、交
通(應(yīng)用于汽車、軌道交通、船舶等領(lǐng)域)、冶煉(作為高效的還原劑和
熱源)、建筑等。氫能產(chǎn)物只有水,沒有傳
統(tǒng)能源利用所產(chǎn)生的的污
染物及二氧化碳,真正實(shí)
現(xiàn)低碳或零碳排放。氫可以來源于化石能源
重整、生物質(zhì)熱裂解、微生物發(fā)酵、工業(yè)副產(chǎn)
以及電解水等多種途徑。靈活高效易燃易爆應(yīng)用場景豐富制氫方式多樣清潔低碳燃點(diǎn)為574°C,爆炸極限
廣至4%~75%,安全問
題極為重要。氫能對推進(jìn)雙碳目標(biāo)的意義數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理美國最早將氫能及燃料電池作為能源
戰(zhàn)略的國家歐洲脫碳決心大,推動(dòng)可再生
能源與氫能協(xié)同發(fā)展。德國歐洲在氫能方面領(lǐng)先的國家目標(biāo):2030年預(yù)計(jì)產(chǎn)生90-110太瓦時(shí)氫需求,2030年電解槽裝機(jī)容量達(dá)5GW全球主要國家高度重視氫能的發(fā)展,歐洲、美國、日本和韓國等經(jīng)濟(jì)和科技較為領(lǐng)先的國家已規(guī)劃了明確的
發(fā)展目標(biāo),發(fā)展路線清晰,政策力度較強(qiáng)。
日本致力于成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)氫能社會的國家目標(biāo):2030年國內(nèi)使用可再生能源
制氫為主,2050年實(shí)現(xiàn)零排放制氫,
具體可通過CCS和可再生能源制氫兩
條路徑實(shí)現(xiàn)氫氣成本下降至5500韓元/kg
,2040年國內(nèi)氫氣全部為綠氫,成本下降至3000韓元/kg數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理韓國推進(jìn)氫能發(fā)展振興產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì),計(jì)劃在2030年進(jìn)入氫能社會。目標(biāo):2022年國內(nèi)氫氣主要通過大型電解槽制氫獲得,mm
國外:全球各國共同推薦氫能發(fā)展發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com目標(biāo):2030-35年實(shí)現(xiàn)電解水制氫與SMR+CCS制氫規(guī)模相當(dāng);2050年全面實(shí)
現(xiàn)工業(yè)與交通超低碳和零碳制氫用氫時(shí)間部門政策相關(guān)內(nèi)容2016年4月發(fā)改委、國家能源局《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》明確提出把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容2019年3月國務(wù)院《政府工作報(bào)告》首次寫進(jìn)政府工作報(bào)告,提出推動(dòng)加氫等設(shè)施建設(shè)2020年4月國家能源局《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》氫能被列為能源范疇2021年3月國務(wù)院《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年
規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確將氫能列為前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革重要領(lǐng)域,謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)2021年9月國務(wù)院《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中
和工作的意見》統(tǒng)籌推進(jìn)氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展;推動(dòng)加氫站建設(shè);加強(qiáng)氫能生產(chǎn)、儲存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)模化應(yīng)用2021年10月國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》從應(yīng)用領(lǐng)域、化工原料、交通、人才建設(shè)等多個(gè)方面支持氫能發(fā)展2021年12月工信部《
“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》指出加快氫能技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推動(dòng)氫能多元利用2022年3月發(fā)改委、國家能源局《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》明確了氫能在我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標(biāo)數(shù)據(jù)來源:各政府網(wǎng)站,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理“十三五”之前,我國氫能處于推廣階段,尚未制定明確計(jì)劃。自“十三五”至“十四五”,國家政策有序
加碼,明確其發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)以及保障措施等,積極引導(dǎo)氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。頂層設(shè)計(jì)層面,國家對氫能產(chǎn)業(yè)給予高度重視,并積極引導(dǎo)、支持其發(fā)展。2016-2022年國家層面氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策及內(nèi)容mm
國內(nèi):氫能政策體系日漸明朗(國家層面)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com時(shí)間城市政策相關(guān)內(nèi)容2020年1月天津《天津市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案(2020-2022年)
》到2022年,
力爭建成至少10座加氫站、打造3個(gè)氫燃料電池車輛推廣應(yīng)用試點(diǎn)示范區(qū),重點(diǎn)在交
通領(lǐng)域推廣應(yīng)用,累計(jì)推廣使用物流車、叉車、公交車等氫燃料電池車輛1000輛以上。2020年3月重慶《重慶市氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》到2025年,
全市氫燃料電池汽車相關(guān)企業(yè)超過80家,在示范推廣層面,建成加氫站15座,在區(qū)域
公交、物流等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量投放,氫燃料電池汽車運(yùn)行規(guī)模力爭達(dá)到1500輛。2020年5月寧夏《中華人民共和國能源法(征求意見稿)
》到2025年,力爭建成1座—2座日加氫能力500公斤及以上加氫站,布局建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)和
服務(wù)平臺,集聚氫能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),形成集群發(fā)展。2020年6月山東《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2030
年)
》2023年到2025年,
為氫能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展期。氫能產(chǎn)業(yè)鏈條基本完備,累計(jì)推廣燃料電池汽車
10000輛,累計(jì)建成加氫站100座,氫能在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、風(fēng)光發(fā)電制氫等領(lǐng)域應(yīng)用逐步推廣。2020年9月四川《四川省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)
》到2025年,燃料電池汽車(含重卡、中輕型物流、客車)應(yīng)用規(guī)模達(dá)6000輛,氫能基礎(chǔ)設(shè)施配套
體系初步建立,建成多種類型加氫站60座。2020年10月北京《北京市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025年)
》2025年前力爭實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)推廣量突破1萬輛、再新建加氫站37座(共計(jì)74座)
,氫
燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈累計(jì)產(chǎn)值突破240億元。2020年11月上?!渡虾J腥剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施計(jì)劃》到2023年,規(guī)劃加氫站接近100座并建成運(yùn)行超過30座,形成產(chǎn)出規(guī)模約1000億元,發(fā)展規(guī)模全
國前列,推廣燃料電池汽車接近10000輛。2021年7月內(nèi)蒙古《內(nèi)蒙古自治區(qū)促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策(試
行)
》2024-2025年氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速推進(jìn)。綠氫制取能力達(dá)到50萬噸/年,
努力實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)氫應(yīng)用盡
用,培育引進(jìn)15-20家氫能相關(guān)核心企業(yè),建成加氫站100座,累計(jì)推廣燃料電池汽車10000輛以
上。自2020年以來,已有北京、上海、廣東、浙江等16個(gè)省市先后制定了氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策和規(guī)劃,
對加氫站的規(guī)劃建設(shè)、氫燃料電池汽車的推廣應(yīng)用、核心產(chǎn)業(yè)鏈的布局等都進(jìn)行了詳細(xì)布局。部分地方政府氫能相關(guān)政策統(tǒng)計(jì)(1)mm
國內(nèi):氫能政策體系日漸明朗(地方政府①)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:各地方政府官網(wǎng),發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理時(shí)間城市政策相關(guān)內(nèi)容2021年7月河北《河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》2022年,全省建成25座加氫站,燃料電池公交車、物流車等示范運(yùn)行規(guī)模達(dá)到1000輛,
重載汽車示
范實(shí)現(xiàn)百輛級規(guī)模。2021年11月浙江《浙江省加快培育氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》到2025年,將規(guī)劃建設(shè)加氫站50座,根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)和用能需求,新建加氫站將優(yōu)先布局環(huán)杭州灣、
義甬舟兩大“氫走廊”,因地制宜確定建設(shè)方案。2021年11月江蘇《江蘇省“十四五”新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》全省氫燃料電池汽車相關(guān)企業(yè)110余家,
初步形成了涵蓋上游氫氣制備、儲運(yùn),
中游氫燃料電池系統(tǒng)
及核心零部件,以及下游整車制造和加氫站建設(shè)運(yùn)行等相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈,累計(jì)投放氫燃料電池汽車
300余輛,建成商業(yè)加氫站5座。2021年11月河南《河南省加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》加快氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)布局。積極推進(jìn)國家燃料電池汽車示范應(yīng)用,鄭州城市群建設(shè)建成并投入使
用各類加氫站100座以上,實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)應(yīng)用區(qū)域全覆蓋。2021年11月云南《云南省新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》跟蹤并適度布局氫燃料汽車產(chǎn)業(yè),
通過示范應(yīng)用推動(dòng)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氫燃料電池基礎(chǔ)材料等技術(shù)創(chuàng)新,
探索在重點(diǎn)區(qū)域逐步布局加氫站。2021年12月廣東《廣東加快建設(shè)燃料電池車示范城市群行動(dòng)計(jì)劃
2021-2025》
(征求意見稿)到2025年,實(shí)現(xiàn)推廣1萬輛以上燃料電池汽車目標(biāo)。廣東年供氫超過10萬噸,
建成加氫站約200座,
車用氫氣終端售價(jià)降到30元/公斤以下,
示范城市群產(chǎn)業(yè)鏈更加完善。2021年12月陜西《陜西省“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》加快氫燃料電池關(guān)鍵材料與重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)突破,大力發(fā)展氫燃料電堆、控制系統(tǒng)、質(zhì)子交換膜等較為
完備的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈,引導(dǎo)整車企業(yè)開展氫燃料汽車技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用,快速提升氫燃料電池
汽車滲透率。2021年12月深圳《深圳市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》2025年,深圳將形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)體系,
建成氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)策源地、先進(jìn)制造集聚
高地、多場景應(yīng)用示范基地,實(shí)現(xiàn)氫能商業(yè)化應(yīng)用,氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到500億元。自2020年以來,已有北京、上海、廣東、浙江等16個(gè)省市先后制定了氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策和規(guī)劃,
對加氫站的規(guī)劃建設(shè)、氫燃料電池汽車的推廣應(yīng)用、核心產(chǎn)業(yè)鏈的布局等都進(jìn)行了詳細(xì)布局。部分地方政府氫能相關(guān)政策統(tǒng)計(jì)(2)mm
國內(nèi):氫能政策體系日漸明朗(地方政府②)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:各地方政府官網(wǎng),發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理企業(yè)氫能布局重點(diǎn)領(lǐng)域中國石化除了已經(jīng)運(yùn)行的10座加氫站,今年要建成運(yùn)行100座,“十四五”期間建成1000座加氫站或油氫合建站、5000座充換電
站、7000座分布式光伏發(fā)電站點(diǎn)。油氫混合站、綠電制氫中國石油2021年在河北和北京地區(qū)投運(yùn)3座加氫站(崇禮北油氫合建站、福田加氫站、北京金龍油氫合建站),未來還將在全國
范圍投運(yùn)50座加氫站。加氫站及儲氫設(shè)施國家電力投資集團(tuán)預(yù)計(jì)到2021年底,推廣氫燃料電池總規(guī)模將達(dá)到500臺。2025年前后,加氫網(wǎng)絡(luò)逐步完備,氫燃料電池在汽車的推廣應(yīng)
用將進(jìn)入規(guī)?;虡I(yè)化發(fā)展階段。氫燃料電池、氫能制儲、氫能動(dòng)力系統(tǒng)大唐集團(tuán)擬在山西大同建設(shè)10MW電解水制氫高壓儲氫系統(tǒng);二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)建設(shè)1000MW光伏發(fā)電站,配套建設(shè)50MW電解水制
氫液態(tài)儲氫系統(tǒng)。水電解制氫、液態(tài)儲氫國家能源集團(tuán)成立氫能產(chǎn)業(yè)基金公司,總規(guī)模100.2億元,主要投資方向包含收購、并購市場風(fēng)電、光伏項(xiàng)目,以及氫能、儲能等相關(guān)
新技術(shù)項(xiàng)目。氫燃料電池、氫能制儲華能集團(tuán)在遼寧及福建等地建設(shè)“風(fēng)光儲氫”一體化大型綜合能源基地、海上風(fēng)力發(fā)電基地、氫能及零碳城市開發(fā)示范項(xiàng)目。風(fēng)電制氫、氫燃料電池汽車華電集團(tuán)與東方電氣、東方鍋爐聯(lián)手,制定100kW冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)解決方案,打通水電制氫、氫氣發(fā)電、供熱制冷等環(huán)節(jié),探
索氫能在發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用推廣的有效模式,開辟可再生能源綜合利用的新路徑。水電解制氫,氫能發(fā)電三峽集團(tuán)三峽資本與東方投資、成都創(chuàng)投共同成立東方三峽(成都)產(chǎn)業(yè)基金管理有限公司,并發(fā)起設(shè)立“東方電氣氫能產(chǎn)業(yè)基金”,圍繞氫能產(chǎn)業(yè)鏈、新型儲能技術(shù)及清潔能源新技術(shù)、新材料等領(lǐng)域投資布局。氫燃料電池、制氫、儲氫和加氫裝備制造中船集團(tuán)以中船重工718所為依托,逐步拓展氫能全產(chǎn)業(yè)鏈燃料電池電堆,燃料電池船舶寶武集團(tuán)與中核集團(tuán)、清華大學(xué)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,在核能制氫及氫能冶金領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略性布局。與霍尼韋爾合作,推進(jìn)氫氣提
純及加氫站建設(shè)。氫冶金,加氫站政策的傾斜帶來氫能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。2021年7月份,根據(jù)國資委在國新辦新聞發(fā)布會的表示,已有超過三
分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈。部分央企在氫能領(lǐng)域的規(guī)劃及布局mm
央企入局,加快氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:各央企官網(wǎng),發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理
我國氫能現(xiàn)狀:氫氣需求逐步提高,氫氣產(chǎn)量世界第一
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟,2020年我國氫氣需求量約3342萬噸,在2030年碳達(dá)峰情景下,我國氫氣的年需求量
將提高到3715萬噸,在終端能源消費(fèi)中占比約5%。到2060年,我國氫氣的年需求量將增至約1.3億噸,在
終端能源消費(fèi)中占比約20%。從2018年開始我國氫氣年產(chǎn)量就已超過兩千萬噸規(guī)模,位居世界第一,但主要用于工業(yè)原料而非能源。2500220019159690572637152020-2060中國氫能需求量預(yù)測
氫氣需求量(萬噸)130302016-2022中國氫氣產(chǎn)量
產(chǎn)量(萬噸)2689發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022數(shù)據(jù)來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理20202030E2040E
2050E
2060E數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟、中商產(chǎn)業(yè)研究院,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理2814210033421850
氫能產(chǎn)業(yè)鏈概述氫能產(chǎn)業(yè)鏈長、產(chǎn)值大,上游為制氫環(huán)節(jié),中游為氫氣的儲運(yùn),下游為氫能的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計(jì),2020年至2025年間,中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)1萬億元,2026年至2035年產(chǎn)值達(dá)到
5萬億元。氫能全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com船舶
槽車
交通加氫站工業(yè)建筑化石能源制氫
工業(yè)副產(chǎn)氫
水電解制氫光催化制氫
生物發(fā)酵制氫數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理長管拖車管網(wǎng)液態(tài)儲氫固體儲氫氣態(tài)儲氫儲運(yùn)氫鐵路應(yīng)用制氫電力環(huán)節(jié)。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃2035形成氫能產(chǎn)業(yè)體系,構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)??稍偕茉粗茪湓诮K端能源消費(fèi)中的比重明顯提升,對能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐
作用。2025形成較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度政策環(huán)境,產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力顯著提高,基本掌握核心技術(shù)和制造工藝,初步建立較為2022年3月23日發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035)
》對可再生能源制氫、加氫站等產(chǎn)業(yè)鏈
部分環(huán)節(jié)提出了具體的發(fā)展目標(biāo):至2025年燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設(shè)一批加氫站;可再生
能源制氫量達(dá)到10~20萬噸/年,成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分,實(shí)現(xiàn)CO2減排100~200萬噸/年。因此在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上,氫氣制儲運(yùn)加環(huán)節(jié)規(guī)?;l(fā)展以及商用車輛應(yīng)用等均是現(xiàn)階段值得重點(diǎn)關(guān)注的重要完整的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系。數(shù)據(jù)來源:《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)
》,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com2030形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系,產(chǎn)業(yè)布局合理有序,可再生能源
制氫廣泛應(yīng)用,有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)制氫方式原料原料價(jià)格制氫成本優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍化石能源制氫煤550元/噸9元/kg技術(shù)成熟儲量有限,制氫
過程存在碳排放合成氨、合成甲醇、石油天然氣3元/立方米27元/kg技術(shù)成熟問題,需提純及
去除雜質(zhì)煉制工業(yè)副產(chǎn)氫焦?fàn)t煤氣、
化肥工業(yè)、
氯堿、輕烴利用等/10-16元/kg成本低須提純及雜質(zhì)去
除,無法作為大
規(guī)模集中化的氫
能供應(yīng)源合成氨、石油煉制電解水制氫電、水商電0.8元/kWh
谷電0.3元/kWh
棄電0.1元/kWh48元/kg工藝過程簡單,制
氫過程不存在碳排
放尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?/p>
應(yīng)用,成本較高結(jié)合可再生能源制氫;電
子、有色金屬冶煉等對氣
體純度及雜質(zhì)含量有特殊
要求其他方式產(chǎn)氫生物質(zhì)、光
催化等//原料豐富技術(shù)不成熟/氫的制取產(chǎn)業(yè)主要有三種較為成熟的技術(shù)路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫;二是以
焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氫,三是電解水制氫。目前,中國氫氣供給結(jié)構(gòu)中約近80%來源于煤制氫或焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫,電解水等清潔氫源占比較低。發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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制氫:三種主要技術(shù)路線由化石能源制取
氫氣,制氫過程
排放二氧化碳等
溫室氣體,稱為灰氫化石能源制氫氣
+碳捕獲與封存
技術(shù)(CCS)獲
取的氫氣稱為藍(lán)氫由核能、可再生能源通過電解水等手段獲得的氫氣稱為綠氫數(shù)據(jù)來源:車百智庫《中國氫能發(fā)展報(bào)告2020》、中國氫能聯(lián)盟《中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊(2020)
》,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理氫氣被分為灰氫、
藍(lán)氫和綠氫。
按照制取過程中的碳排放的強(qiáng)度,主要制氫路徑及優(yōu)缺點(diǎn)對比當(dāng)前化石燃料制氫技術(shù)最為成熟,制氫效率最高。但在各類制氫技術(shù)中,化石燃料制氫的二氧化碳排放量
也更多。且所得氫氣中普遍含有硫、磷等危害燃料電池的雜質(zhì),對提純及碳捕獲有較高的要求。煤制氫工藝發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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化石燃料制氫:技術(shù)最為成熟解吸氣天然氣制氫工藝自產(chǎn)水蒸汽
外輸蒸汽!
尾氣天然氣煤副產(chǎn)物
CO?變壓吸附
提氫水蒸氣煤渣數(shù)據(jù)來源:OFWeek,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理
煤氣凈化
加氧脫硫
氣化
蒸汽轉(zhuǎn)化
廢熱鍋爐
中溫變換
高純氫氣
氫氣提純
產(chǎn)品氫氣
CO變換
煤!!外補(bǔ)燃料煤制氫是當(dāng)前我國大規(guī)模穩(wěn)定制氫的主要途徑,而天然氣制氫是國外主流制氫方式。傳統(tǒng)煤制氫采用固定床、流化床、氣流床等工藝,合成氣中CO2
、CO等體積分?jǐn)?shù)高達(dá)45%-70%,碳排放高,
且含有硫化物等腐蝕性氣體,不滿足低碳化的制氫路徑。近年來,新型煤氣化制氫技術(shù)不斷發(fā)展。超臨界水煤氣化技術(shù),利用超臨界水(溫度≥374°C,壓力
≥22.1MPa)作為均相反應(yīng)媒介,具有氣化效率高、氫氣組分高、污染少等優(yōu)點(diǎn),但目前尚未產(chǎn)業(yè)化。固定床流化床氣流床
(粉煤)氣流床
(水煤漿)超臨界水煤氣
化技術(shù)成熟度大規(guī)模應(yīng)用大規(guī)模應(yīng)用大規(guī)模應(yīng)用大規(guī)模應(yīng)用尚未商業(yè)化氣化溫度560℃816-1204℃1450℃1260℃650℃氣化壓力2-2.5MPa0.1MPa3MPa3.8MPa26MPa合成氣H?占比38.1-38.6%40%25.9%34.7%80%合成氣CO?占比32.6-34%19.5%0.9%18%0.2%合成氣CO占比14-14.7%36%68.4%48.3%-合成氣硫含量H?S
0.3%H?S
0.3%H?S
0.13%H?S
0.24%以硫化鹽形式固化其他污染物焦油產(chǎn)率0.35%輕油產(chǎn)率0.11%不含酚類及焦油
等污染物不含酚類及焦
油等污染物不含酚類及焦油等
污染物不含酚類及焦油等污
染物冷媒氣效率79.3-81.9%74.4%82%74.9%123.9%化石燃料制氫:煤制氫是我國制氫的主要途徑2004006008001000煤炭價(jià)格(元/噸)數(shù)據(jù)來源:《中國氫能發(fā)展報(bào)告2020
》,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com煤制氫成本隨煤炭價(jià)格變化趨勢(工業(yè)用氫級別)煤制氫成本(元/kg)12.1410.89.458.116.77數(shù)據(jù)來源:《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告
》,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理國內(nèi)煤制氫主要技術(shù)路線對比
工業(yè)副產(chǎn)氫:近期理想氫源工業(yè)副產(chǎn)氫指在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時(shí)得到的氫氣,主要有焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用(丙烷脫氫、乙
烷裂解)、合成氨、合成甲醇等工業(yè)的副產(chǎn)氫。我國氯堿、煉焦以及化工等行業(yè)有大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源,從工業(yè)副產(chǎn)氫的放空量上來看,供應(yīng)潛力可達(dá)
450萬噸/年,足以滿足近期和中期氫氣的增量需求。但因渠道、價(jià)格、信息等原因,目前工業(yè)副產(chǎn)氫基本為各企業(yè)自產(chǎn)自用;且存在地域性分布差異的特點(diǎn)。
中國工業(yè)副產(chǎn)氫制氫的供應(yīng)能力
制氫工藝現(xiàn)有年制氫潛力/萬噸可供應(yīng)公交車數(shù)量/萬輛
輕烴利用副產(chǎn)氫306.5氯堿副產(chǎn)氫337.1焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫27158.9合成氨合成甲醇等副產(chǎn)氫11825.6合計(jì)45097.6發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:《中國氫能發(fā)展報(bào)告2020
》,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理注:計(jì)算依據(jù)為車輛氫耗7kg/100km、日均行駛200km、年出勤率90%堿性電解水(ALK)質(zhì)子交換膜(PEM)固體氧化物電解水(SOEC)陰離子交換膜電解水(AEM)發(fā)展階段商業(yè)化-大規(guī)模商業(yè)化-小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段/初期示范實(shí)驗(yàn)階段成本電解槽成本
(元/kW)電解槽效率功耗效率
(kWh/N㎡)¥1500-2000¥5000-6000¥13000N/A60-75%70-90%85-100%N/A4.5-5.53.8-5.02.6-3.6N/A安裝與維護(hù)占地需求維護(hù)需求大小目前未商業(yè)化目前未商業(yè)化維護(hù)從成本高(包含堿性)維護(hù)成本低電源穩(wěn)定性需求需要穩(wěn)定電源可以在穩(wěn)定或波動(dòng)的電源下工作需要穩(wěn)定電源可快速啟停電解水制氫純度等級高,雜質(zhì)氣體少,易與可再生能源結(jié)合,被認(rèn)為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能供應(yīng)
方式。根據(jù)電解質(zhì)系統(tǒng)的差別,可將電解水制氫分為堿性電解水(ALK)、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水和固體氧化物電
解水(SOEC)、陰離子交換膜電解水(AEM)4種。目前可以實(shí)際應(yīng)用的電解水制氫技術(shù)主要有ALK和PEM,
SOEC
、
AEM仍處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段。電解水制氫技術(shù)路線對比mm
電解水制氫:最具發(fā)展?jié)摿Φ木G氫供應(yīng)方式發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:國際可再生能源機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理對比ALK和PEM兩種已經(jīng)商業(yè)化的制氫路線,ALK電解槽基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。國內(nèi)的ALK制氫技術(shù)相對成熟,
在國內(nèi)市場份額較高,關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近國際先進(jìn)水平,但是在制氫效率等重要技術(shù)指標(biāo)上仍
與國外存在一定差距。PEM制氫技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展時(shí)間較短,其性能尤其是壽命尚缺乏市場驗(yàn)證,整體上落后于歐美。而PEM電
解槽由于關(guān)鍵材料和技術(shù)仍依賴進(jìn)口,投資成本相對較高。PEM電解水總體效率更高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快,是更具前景的水電解制氫技術(shù)。降低催化劑與電解槽的材
料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展
的研究重點(diǎn)。堿性電解水制氫和質(zhì)子交換膜電解對比比較角度堿性電解水制氫(ALK)質(zhì)子交換膜電解(PEM)技術(shù)角度存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題工作電流密度、總體效率、氫氣體積分?jǐn)?shù)、產(chǎn)氣壓力更高與清潔能源發(fā)電的匹配性匹配性差適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性成本角度成本低,裝機(jī)投資低,但下降空間有限成本較高,為相同規(guī)模堿性電解槽的1.2~3倍,
但下降空間更大mm
堿性電解水目前更具經(jīng)濟(jì)性,質(zhì)子交換膜電解水是未來方向發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:《氫氣制備和儲運(yùn)的狀況與發(fā)展》
、《中國氫能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望》
、《質(zhì)子交換膜水電解制氫技術(shù)現(xiàn)狀與展望》
,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理當(dāng)前綠氫生產(chǎn)成本中占比較高的是電價(jià)和設(shè)備成本。電解槽是綠氫制備的關(guān)鍵設(shè)備,從成本構(gòu)成來看,電
解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為40%-50%。因此未來綠氫生產(chǎn)降本的核心也在上述兩個(gè)環(huán)節(jié)。2021年中國石化PEM制氫示范站的啟動(dòng),首次打通了PEM電解水制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集
成的整套流程,極大地推動(dòng)了質(zhì)子交換膜電解水制氫設(shè)施的國產(chǎn)化。隨著可再生能源發(fā)電成本不斷降低,發(fā)電占比逐步提升,疊加核心設(shè)備的進(jìn)一步國產(chǎn)化,將極大帶動(dòng)可再
生能源電解水制氫方式的發(fā)展。電解水制氫成本占比結(jié)構(gòu)圖發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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綠氫降本核心在于電解槽和電價(jià)n
電費(fèi)
固定成本
設(shè)備維護(hù)
水費(fèi)數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理4.10%
.85.30%7.80%2
80%
中國氫氣供給結(jié)構(gòu):可再生能源制氫占比將逐年升高目前,中國氫氣供給結(jié)構(gòu)中約近80%來源于煤制氫或焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫,電解水等清潔氫源占比較低。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟對未來中國氫氣供給結(jié)構(gòu)的預(yù)測,中短期來看,中國氫氣來源仍以化石能源制氫為主,
以工業(yè)副產(chǎn)氫作為補(bǔ)充,可再生能源制氫的占比將逐年升高。到2050年,約70%左右的氫由可再生能源制取,20%由化石能源制取,
10%由生物制氫等其他技術(shù)供給。2030-2050中國氫能供給結(jié)構(gòu)變化
化石能源制氫工業(yè)副產(chǎn)氫可再生能源電解制氫生物制氫等其他技術(shù)
2%
10%15%23%
45%70%
5%60%45%發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com2030
2040
2050數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理0%20%5%儲氫方式體積儲氫密度(kg/m3)質(zhì)量儲氫
密度/%壓力/bar溫度/K優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)狀氣態(tài)儲氫高壓氣態(tài)儲氫約3313800298技術(shù)成熟;結(jié)構(gòu)簡單;充放氫速度快;成本
及能耗低;運(yùn)輸方便體積儲氫密度低;
安全性能較差技術(shù)最為成熟,目前主要應(yīng)用:普通鋼瓶;少量儲存;輕質(zhì)高壓儲氫罐;多用于氫燃料電池液態(tài)儲氫低溫液態(tài)71約40121單位體積儲氫密度大,單位質(zhì)量熱值高;遠(yuǎn)距離輸運(yùn)成本低;加注效率高;安全性相對較好氫液化能耗大;儲
氫容器要求高大量、遠(yuǎn)距離儲運(yùn),主要用于火箭低溫推進(jìn)劑等航空航天領(lǐng)域;關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)仍依賴進(jìn)口,民用成本過高,目前在運(yùn)營的民用液氫工廠較少,且單套產(chǎn)能較少,多為示范應(yīng)用工程有機(jī)液態(tài)66.18-7.29-1常溫液氫純度高;單位體
積儲氫密度大;運(yùn)輸
十分便利;安全性高成本高;能耗大;
操作條件苛刻應(yīng)用少,仍處于技術(shù)攻關(guān)階段固態(tài)儲氫物理吸附儲氫150<31298單位體積儲氫密度
大,能耗低,安全
性高,操作簡單,便于運(yùn)輸技術(shù)不成熟;單位
質(zhì)量儲氫密度低;
充放氫效率低應(yīng)用少,仍處于技術(shù)攻關(guān)階段金屬氰化物儲氫2047065復(fù)雜氰化物儲氫150181298直接水解制氫>100141298在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈中,氫的儲運(yùn)是制約我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點(diǎn),也是保證氫氣安全且經(jīng)濟(jì)化應(yīng)用的關(guān)鍵。主要是因?yàn)闅錃馓厥獾奈锢?、化學(xué)性能,使得它儲運(yùn)難度大、成本高、安全性低。氫的儲存方式根據(jù)其存在狀態(tài)可以分為三大類:氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。mm
儲氫:儲存是氫能經(jīng)濟(jì)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:《氫能儲運(yùn)技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用》
、《液氫儲運(yùn)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化》
、《氫能儲存與輸運(yùn)》
,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理氫的原子半徑非常小,氫氣能穿
過大部分肉眼看不到的微孔,在
高溫、高壓下,氫氣甚至可以穿
過很厚的鋼板在所有元素中,氫的重量最輕、
密度小,需要提高儲運(yùn)容器壓
力進(jìn)而提高氫的密度來提高氫
能利用的效率氫氣非?;顫?,穩(wěn)定性極差,泄露后易發(fā)生燃燒和爆炸,這
些因素都對氫氣的儲運(yùn)技術(shù)提常壓下氫氣在-253°C溫度才
能液化,液化能耗高、靜態(tài)
蒸發(fā)損失大,對液氫儲罐要
求很高重量輕密度小液態(tài)溫度低性質(zhì)活潑原子半徑小儲氫技術(shù)對比氫氣的性能出了挑戰(zhàn)高壓氣態(tài)儲氫是目前應(yīng)用最廣,技術(shù)最為成熟,但是在安全性和儲氫密度方面天然存在瓶頸;低溫液態(tài)儲氫技術(shù)在單位質(zhì)量和單位體積儲氫密度具有絕
對優(yōu)勢,但是由于在液化過程中能耗大,以及對儲氫容器的絕熱性能要求極高等原因,儲存成本過高;有機(jī)液態(tài)儲氫安全性更高,能夠在常溫常壓下滿足長期、
長距離、大規(guī)模的氫氣儲運(yùn)需求,但是目前由于脫氫能耗
偏高、脫氫催化劑開發(fā)難度大、有機(jī)物隨著循環(huán)次數(shù)增加
儲氫性能下降等問題,距離大規(guī)模商業(yè)化還有一段時(shí)間;固態(tài)儲氫擁有巨大潛力,但目前還處于研究階段。從儲氫成本、技術(shù)、安全性等方面來看,高壓氣態(tài)儲氫仍
是當(dāng)下儲氫方式的最優(yōu)選擇,短中期高壓氣態(tài)儲氫仍是主
流。因受技術(shù)和成本端的制約,國內(nèi)低溫液化儲氫技術(shù)、金屬氫化物固態(tài)儲氫短期難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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儲氫端:四大儲氫技術(shù)各有千秋4種儲氫技術(shù)各指標(biāo)對比雷達(dá)圖數(shù)據(jù)來源:發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理高壓氣態(tài)儲氫采用高壓壓縮的方式將氫氣儲存在特制容器中,是目前國內(nèi)氫氣儲存的主要方式,技術(shù)相對
已經(jīng)較為成熟。但由于儲氫密度低,且存在安全隱患,長期來看不是儲氫技術(shù)的優(yōu)選方案,高壓氣態(tài)儲氫
瓶未來仍需要向輕量化、高壓化、低成本、質(zhì)量穩(wěn)定等方向發(fā)展。高壓氣態(tài)儲氫關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于壓縮和儲存。壓縮過程的關(guān)鍵在于氫氣壓縮機(jī)的選用,氫氣壓縮機(jī)有往復(fù)式、
膜式、離心式、回轉(zhuǎn)式、螺桿式等類型。不同的壓縮機(jī)流量、吸氣及排氣壓力等參數(shù)不同。高壓氫氣通常用圓柱形高壓氣罐或者氣瓶灌裝,全球呈現(xiàn)出從I型儲氫瓶到IV型儲氫瓶的技術(shù)發(fā)展趨勢。目前最為成熟且成本較低的技術(shù)是鋼制氫瓶和鋼制壓力容器,但鋼制氫
氣瓶重量大,并不適宜汽車用。車用高壓儲氫瓶的國際主流技術(shù)通過以鋁合金/塑料作為內(nèi)膽,外層則用
碳纖維進(jìn)行包覆(即III型、IV型瓶),提升氫瓶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并盡可能減
輕整體質(zhì)量。國外氫燃料電池汽車已經(jīng)廣泛使用70MPa碳纖維纏繞IV型瓶,
目前我國
車載儲氫方式大多為35MPa碳纖維纏繞III型瓶。類型I型
II型III型IV型材質(zhì)鉻鉬鋼鋼制內(nèi)膽纖維
環(huán)向纏繞鋁內(nèi)膽纖維
全纏繞塑料內(nèi)膽纖維
全纏繞工作壓力Mpa17.5-2026.3-3030-7030-70應(yīng)用情況加氫站等固定式儲氫應(yīng)用國內(nèi)車載國際車載mm
高壓氣態(tài)儲氫:當(dāng)前最成熟的儲氫技術(shù),占絕對主導(dǎo)地位發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:中國氫能聯(lián)盟,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理高壓儲氫瓶的性能及特征
低溫液態(tài)儲氫:起步階段,是大規(guī)模用氫的良好解決方案低溫液態(tài)儲氫屬于物理儲存,是一種深冷氫氣存儲技術(shù)。氫氣在低溫下液化,存放在絕熱的儲存容器,可
大幅提高儲氫密度(70.8g/L),對于大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的氫能儲運(yùn)有較大優(yōu)勢。目前,歐美和日本的液化儲氫技術(shù)已經(jīng)成熟商業(yè)化,從液氫的儲存到使用,包括加氫站全部都有了比較規(guī)
范的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。而國內(nèi)受核心技術(shù)和高成本的限制,目前僅在航天領(lǐng)域有應(yīng)用。國內(nèi)的大型氫液化裝置
需要突破的技術(shù)難題在于低溫氫工況材料選用,氫、氦透平膨脹機(jī)研制和正仲氫轉(zhuǎn)化催化劑等。2021年11月,我國國家標(biāo)準(zhǔn)委正式發(fā)布了三項(xiàng)有關(guān)液氫的國家標(biāo)準(zhǔn),涉足民用液氫領(lǐng)域的企業(yè)正逐步增多。有關(guān)液氫的三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間主要內(nèi)容使用范圍《氫能汽車用燃料液氫》2021/11/1規(guī)定了氫能汽車用燃料液氫的技術(shù)指標(biāo)、試
驗(yàn)方法以及包裝、標(biāo)志、貯存及運(yùn)輸?shù)囊筮m用于貯罐貯存、管道或罐車輸送的質(zhì)子
交換膜燃料電池汽車用燃料液氫《液氫生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》2021/11/1規(guī)定了液氫生產(chǎn)系統(tǒng)的基本技術(shù)要求、氫液化裝置、液氫貯存、氫氣排放、自動(dòng)控制與檢測分析、電氣設(shè)施、防雷防靜電及保護(hù)接地、輔助設(shè)施、安全防護(hù)的要求適用于新建、改建、擴(kuò)建的液氫生產(chǎn)系統(tǒng)
的設(shè)計(jì)《液氫貯存和運(yùn)輸安全技術(shù)要求》2021/11/1規(guī)定了液氫貯存和運(yùn)輸過程中液氫貯罐的設(shè)置、罐車和罐式集裝箱的運(yùn)輸、吹掃與置換、安全與防護(hù)、事故處理的要求適用于液氫貯罐、液氫運(yùn)輸車和罐式集裝
箱的貯存和運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)要求發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理有機(jī)液態(tài)儲氫(LOHC)屬于化學(xué)儲存,能夠?qū)崿F(xiàn)常溫常壓下氫氣儲運(yùn),近年來被看作是頗具前景的氫載體。是
諸多儲氫方式中穩(wěn)定性最高、日常維護(hù)量最小、長周期儲存成本最低的一種方式。但存在脫氫效率較低、反應(yīng)溫度較高、催化劑易被中間產(chǎn)物毒化等使用問題,目前尚處于研發(fā)階段。
有機(jī)液態(tài)儲氫的關(guān)鍵在于有機(jī)物儲氫介質(zhì)的選擇。選擇有機(jī)物儲氫介質(zhì)重點(diǎn)考慮的性能指標(biāo)1)質(zhì)量儲氫和體積儲氫性能高;2)熔點(diǎn)合適,能使其常溫下為穩(wěn)定的液態(tài);3)成分穩(wěn)定,沸點(diǎn)高,不易揮發(fā);4)脫氫過程中環(huán)鏈穩(wěn)定度高,不污染氫氣,
釋氫純度高,脫氫容易;5)儲氫介質(zhì)本身的成本;6)循環(huán)使用次數(shù)多;7)低毒或無毒,環(huán)境友好等。國內(nèi)主要研究方向?yàn)镹-乙基咔唑、二甲基吲哚等,武漢
氫陽能源控股有限公司已完成了千噸級N-乙基咔唑裝置
的示范;德國Hydrogenious公司主要研究方向?yàn)槎S基甲苯
,
已進(jìn)展到應(yīng)用示范階段;日本在此方面處于領(lǐng)先地位,日本千代田化建公司主要
研究方向?yàn)榧谆h(huán)己烷,在2020年實(shí)現(xiàn)了全球首次遠(yuǎn)洋
氫運(yùn)輸。體系優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)甲基環(huán)己烷體系常溫下為液體、使用方便,價(jià)格
低廉加氫和脫氫需要較高溫度二芐基甲苯體系常溫下為液體,加氫和脫氫溫度
較低價(jià)格相對甲基環(huán)己烷較高N-乙基咔唑體系加氫和脫氫溫度較低且速率高常溫下為固體(熔點(diǎn)67°C,加氫產(chǎn)物為液體),價(jià)格三者中最高,儲氫能力最弱mm
有機(jī)液態(tài)儲氫:最具發(fā)展?jié)摿Φ臍錃獾蛢r(jià)儲運(yùn)技術(shù)之一發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com數(shù)據(jù)來源:《液體有機(jī)氫載體儲氫體系篩選及應(yīng)用場景分析》
,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理有機(jī)物儲氫介質(zhì)三大體系優(yōu)缺點(diǎn)對比應(yīng)用:國內(nèi)外固態(tài)儲氫均有部分商業(yè)化應(yīng)用,但重量儲氫率仍有較大提升空間。國外方面,德國HDW公司將開發(fā)的TiFe系固態(tài)儲氫系統(tǒng)用于燃料電池AIP潛艇中,
是固態(tài)儲氫迄今為止最成功的商業(yè)應(yīng)用;國內(nèi)方面,飛馳科技(美錦能源子公司)與佳華利道合作,分別于2019年、2021年開發(fā)并批量生產(chǎn)出固態(tài)儲氫燃料電池公交車與冷藏車,均為全球首臺。金屬氫化物儲氫未來潛力巨大,尤其適合燃料電池汽車
上使用。金屬氫化物是金屬合金與氫發(fā)生可逆反應(yīng)時(shí)生成的一類
氫化物,以金屬氫化物形式吸附氫,然后加熱氫化物釋
放氫。在實(shí)際儲氫應(yīng)用中要求金屬氫化物在數(shù)千個(gè)循環(huán)
中保持其反應(yīng)性和容量。因此金屬氫化物種類很多,但
只有少數(shù)適用于儲氫應(yīng)用。目前金屬氫化物的主要研究
方向?yàn)長aNi5
、Mg2Ni和FeTi等金屬氫化物的改性。固態(tài)儲氫是以金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等作為儲氫載體,通過化學(xué)吸附和物理吸附的方式進(jìn)行
氫儲運(yùn),具有運(yùn)輸方便、儲氫體積密度大、壓力低、成本低、高安全性等特點(diǎn)。固態(tài)儲氫對儲運(yùn)工具無特殊要求,能夠克服高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)儲氫方式的缺點(diǎn),是未來高密度儲存和氫
能安全利用的重要發(fā)展方向。發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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固態(tài)儲氫:目前尚在示范階段氫氫的運(yùn)輸方式與儲氫的技術(shù)方案緊密相關(guān)。根據(jù)氫氣運(yùn)輸時(shí)的狀態(tài),可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫
輸送三種。當(dāng)下我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處初期發(fā)展階段,對于大規(guī)模、長距離運(yùn)氫的需求不大,普遍采用的是20MPa氣態(tài)高壓
儲氫與集束管車運(yùn)輸?shù)姆绞?。隨著氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,下游應(yīng)用場景逐漸豐富,對于大規(guī)模、長距離運(yùn)氫的
需求將逐漸增加,液氫輸送的優(yōu)勢將會顯現(xiàn),并成為主流。發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
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運(yùn)氫:與儲氫方式密不可分運(yùn)氫方式金屬罐車等長管托車管道運(yùn)輸液氫駁船固氫輸送氣氫輸送液氫罐車液氫輸送現(xiàn)階段國內(nèi)普遍采用高壓氣態(tài)長管拖車進(jìn)行氫氣運(yùn)輸,壓縮能耗低,運(yùn)輸密度小,在加氫站日加氫量不超過500千克的情況下,節(jié)省了液化成本與管道建設(shè)的前期投資,且在一定儲運(yùn)距離以內(nèi)
經(jīng)濟(jì)性較高。未來長管拖氫儲運(yùn)為了提高運(yùn)輸效率、降低儲運(yùn)成本,有效路徑
是:一方面可通過提高儲氫壓力,實(shí)現(xiàn)儲氫密度和運(yùn)輸效率都更
高的氫氣儲運(yùn)方式;另一方面,是擴(kuò)大運(yùn)輸氣瓶等相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)
量,并繼續(xù)向輕量化方向發(fā)展。長管拖車運(yùn)輸成本(元/kg)16.1414.1912.248.886.5100km200km300km400km500km數(shù)據(jù)來源:
EVtank
,
CNKI,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理管道輸送是最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)能的大規(guī)模長距離輸送氫氣的方式。管道運(yùn)輸壓力一般為1.0~4.0MPa,輸氫量大、能耗低,雖然初
始投資成本高,但隨著運(yùn)能的提升以及運(yùn)輸距離的增加,經(jīng)濟(jì)性
將逐步凸顯。因此從氫能規(guī)?;?、長遠(yuǎn)發(fā)展來看,管道輸運(yùn)是必
然趨勢。歐美是世界上最早發(fā)展氫氣管網(wǎng)的地區(qū),在管道輸氫方面已經(jīng)有
了很大規(guī)模。我國氫氣管網(wǎng)發(fā)展相對不足,
目前全國累計(jì)僅有100
km輸氫管道,分布在環(huán)渤海灣、長江三角洲等地,氫氣管網(wǎng)布局
有較大的提升空間。國內(nèi)兩條氫氣管道參數(shù)對比管道建成時(shí)間全長(km)管徑
(mm)年輸氫量(萬噸)設(shè)計(jì)壓力(MPa)投資額(億元)單位投資額
(萬元/km)巴陵-長嶺2014.4.20423504.4241.9452濟(jì)源-洛陽2015.8.312550810.0441.46584mm
氣氫輸送:當(dāng)下短距離運(yùn)輸?shù)闹饕緩桨l(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com長管拖車管道輸送數(shù)據(jù)來源:
CNKI,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理槽車是液氫車運(yùn)的關(guān)鍵設(shè)備,常用水平放置的圓筒形低溫絕熱槽罐。運(yùn)輸成本結(jié)構(gòu)與長管拖車類似,但增
加了氫氣液化成本及運(yùn)輸途中液氫的沸騰損耗。同時(shí),由于液化過程的成本占整個(gè)液氫儲運(yùn)環(huán)節(jié)的70%以
上,油費(fèi)、路費(fèi)等與距離呈正相關(guān)的成本占比并不大,液氫運(yùn)輸成本變動(dòng)對于距離不敏感,液氫槽車運(yùn)輸
更適合遠(yuǎn)距離運(yùn)送。未來,隨著液化設(shè)備的規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)升級,液化能耗和設(shè)備成本還有較大的下降空間。項(xiàng)目(運(yùn)距100km)成本(元/kg)固定成本槽車折舊人工費(fèi)車輛保險(xiǎn)1.642.190.05變動(dòng)成本油費(fèi)過路費(fèi)保養(yǎng)費(fèi)液化耗電費(fèi)0.080.030.029.00合計(jì)成本13.02運(yùn)輸價(jià)格(毛利率15%)15.31液氫輸送:液氫槽車運(yùn)輸適合運(yùn)距較遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理制作
fxbaogao.com100km200km300km400km500km數(shù)據(jù)來源:
Evtank
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CNKI,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理低溫液氫輸送成本構(gòu)成低溫液氫運(yùn)輸成本(元/kg)15.31
15.46
15.61數(shù)據(jù)來源:
EVtank
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CNKI,發(fā)現(xiàn)報(bào)告整理15.76
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