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文檔簡介
推動建設氫能專業人才隊伍行動方案推動建設氫能專業人才隊伍立足氫能產業創新發展需要,落實人才引進政策,實施氫贛領軍專項人才引進計劃,主動對接引進氫能領域領軍人才和高層次創新團隊,提升氫能前沿技術研發領頭動力。建立省級氫能產業專家智庫,為全省氫能產業發展提供政策咨詢、技術攻關、成果轉化等方面的合作與服務。以首批氫能綜合利用示范項目為載體開展重點科技項目研究和成果轉化實證,聚集和培養一批氫能產業高端人才。支持國內外院校、研究機構和企業在省內建立研究中心,夯實氫能產業發展的專業人才基礎。建立健全人才培養培訓機制,支持省內高校開設氫能相關專業,加快氫能技術創新型人才培養,建立合理的產業人才梯隊。氫能產業發展發展目標當前到2025年,全省氫能產業制度政策環境逐步完善。氫能產業發展基礎日益夯實,產業發展跟進戰略取得積極成效。氫能技術研發領軍人才及專業化團隊加快積聚,產業創新能力逐步提高。可再生能源制氫量達到1000噸/年,成為新增氫能消費和新增可再生能源消納的重要組成部分。氫能應用試點、示范項目有序多元化增加,全省燃料電池車輛保有量約500輛,投運一批氫動力船舶,累計建成加氫站10座。氫能在鋼鐵、有色、合成氨等工業領域示范項目扎實開展。燃料電池發動機產能進一步擴大,燃料電池應用場景進一步豐富。全省氫能產業總產值規模突破300億元。2026年到2030年,基本掌握氫能產業核心技術和關鍵設備制造工藝,產業鏈基本完備,區域集聚、上下游協同的產業體系逐步成形。產業發展主要特征與國內先進水平差距快速縮小,部分領域比較優勢初步顯現,多種清潔制氫路線齊頭并進發展,電-氫及氫-電系統綜合能效顯著提高,燃料電池分布式發電、氫儲能、氫冶煉、綠氨等示范應用廣泛開展,氫能在交通、工業等領域再電氣化和深度減碳進程中發揮重要作用,有力支撐碳達峰目標實現。2031年到2035年,氫能產業發展安全形勢穩定,氫能產業規模、質量效益、創新能力進一步提升,產業局部取得重大突破并形成國內領先優勢,氫能與電力、交通、工業等多領域廣泛實現較高水平融合,可再生能源制氫基本實現市場化,成為全省能源和產業脫碳的重要保障,在能源和產業綠色低碳轉型發展中起到有力的支撐作用。氫能產業發展面臨形勢從全國氫能產業政策導向來看,氫能產業正處于加速發展的重要機遇期,但也需認識到氫能作為新興產業還面臨許多有待解決的問題,尤其是不同區域氫能發展的實際條件差別較大,面臨的問題也各不相同。總體來看,我省氫能產業還處于初期探索階段,產業發展面臨以下突出的問題。(一)氫能產業發展的能源資源稟賦不足化石燃料制氫和電解水制氫是規模化制氫的重要方式。我省煤炭和常規油氣資源匱乏,且地處國內能源流末端,運距較遠導致煤價、電價、氣價偏高,風電、光伏資源處于國家最弱、較弱地區,支撐氫能產業規模化發展的能源資源稟賦較為薄弱。在清潔電力進一步成為電量增量主體前,我省氫能發展將面臨著巨大的能源消耗壓力和成本劣勢。(二)氫能產業發展基礎薄弱我省氫能制、儲、輸、用各環節統籌不足、布局分散,產業協調發展基礎薄弱,現有為數不多的氫能相關企業以自給自足為主,上游制氫環節主要為化石燃料制氫,且和下游氫能應用重點領域聯系不夠緊密,缺乏集群協作效應。氫能基礎設施建設和配套服務能力較為滯后,制約了一部分氫能應用的發展。(三)氫能產業核心能力嚴重匱乏我省在氫能產業相關領域的科研成果較少,技術研發領軍人才及專業化團隊緊缺,省內高校在氫能相關專業方面還沒有一流專業,本土尚無相關龍頭企業和有重要影響力的科研機構,核心技術、關鍵材料、重要裝備制造水平與國內先進水平還有較大差距,氫能產業發展的核心能力嚴重匱乏。(四)氫能產業發展制度體系尚未成形我省氫能相關基礎設施審批和運營管理缺乏總體政策設計和引導,行業安全規程、標準體系等發展滯后,示范項目數量和已探索領域較為局限,產業發展形態和發展路徑尚需進一步探索。此外,各級企業及公眾對氫能產業發展的態度總體積極,但在氫能發展難點和安全方面的認知還存在不足。綜上,我省氫能產業率先全面發展的基礎缺乏,與國內先進省份和地區相比處于相對劣勢,在一定時期內仍將處于整體跟進的狀態,需要充分結合省內資源、產業和應用需求實際情況,在整體跟進國內先進省份和地區過程中找準產業鏈比較優勢環節,實現局部突破發展。氫能的主要應用領域(一)在電力方面氫能作為多功能載體,可以實現可再生能源體系的整合,不僅用于清潔發電,還能平衡電力需求和可再生能源之間的波動。在可再生能源能力不足或需求高峰時期,氫氣成為清潔能源的來源,在發電中起到脫碳的作用。(二)在供暖方面氫氣可以與天然氣混合使用,所以氫能是未來少數能與天然氣競爭的低碳能源之一。通過與天然氣混合(低百分比的氫氣可以安全地混合到現有的天然氣網絡中),無需對原有的基礎設備進行多少調整,就能提供靈活連續的熱能電能,氫能源進而有望取代傳統化石燃料。(三)在航空領域航空業每年排放9億噸以上的二氧化碳,氫能是發展低碳航空的主要途徑。氫能在飛機上的應用有以下四種途徑:直接在燃氣輪機中燃燒,通過燃料電池用于推進或非推進能源系統,燃料電池和燃氣輪機的混合動力組合,氫基合成燃料。(四)建筑供熱在現有天然氣管道中摻雜氫氣,滿足建筑領域供熱需求,同時減少碳排放量。近中期實施中低比例摻氫,在氫氣濃度(體積最高為10-20%)相對較低的情況下,無需對基礎設施和終端應用進行重大改變,投資成本較低,若混合比例為5%,每年將減少約20萬噸二氧化碳排放。(五)氫能治金目前,國內多個大型鋼企在推進氫煉鋼生產線改造和建設,就已有高爐富氫工藝對現有高爐進行改造,或者建設氣基還原工廠,進行氫能煉鋼,在為下游提供鋼鐵產品的同時實現碳減排。預計2060年,氫冶金粗鋼產量將達4.36億噸,其中采用富氫高爐工藝粗鋼產量為2.26億噸,氣基豎爐工藝粗鋼產量為2.1億噸,生鐵產量將達3.44億噸,其中富氫高爐生鐵產量為1.97億噸,氣基豎爐工藝生鐵產量為1.47億噸。氫能源的特點當今世界開發新能源迫在眉睫,原因是所用的能源如石油、天然氣、煤,石油氣均屬不可再生資源,地球上存量有限,而人類生存又時刻離不開能源,所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加,其儲量日益減少,終有一天這些資源、能源將要枯竭,這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣一種在常規能源危機的出現和開發新的二次能源的同時,人們期待的新的二次能源。氫位于元素周期表之首,原子序數為1,常溫常壓下為氣態,超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的合能體能源,它具有以下特點。重量最輕,標準狀態下,密度為0.0899g/l,-252.7℃時,可成為液體,若將壓力增大到數百個大氣壓,液氫可變為金屬氫。導熱性最好,比大多數氣體的導熱系數高出10倍。普遍元色,據估計它構成了宇宙質量的75%,除空氣中含有氫氣外,它主要以化合物的形態貯存于水中,而水是地球上最廣泛的物質。據推算,如把海水中的氫全部提取出來,它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。回收利用,利用氫能源的汽車排出的廢物只是水,所以可以再次分解氫,再次回收利用。理想的發熱值,除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油發熱值的3倍。燃燒性能好,點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃范圍,而且燃點高,燃燒速度快。無毒,與其他燃料相比氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質,少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境,且燃燒生成的水還可繼續制氫,反復循環使用。產物水無腐蝕性,對設備無損。利用形式多,既可以通過燃燒產生熱能,在熱力發動機中產生機械功,又可以作為能源材料用于燃料電池,或轉換成固態氫用作結構材料。氫能發展狀況(一)制氫制氫環節主要包括電解水制氫、煤制氫、天然氣制氫、生物質制氫、光解制氫、熱化學制氫、工業副產氫等方式。電解水制氫是未來重要發展方向。電解水制氫具有制取過程無污染物和溫室氣體排放、氫氣純度高等優勢。從制取成本看,化石能源制氫約10元/kg,工業副產氫約21元/kg,電解水制氫約30元/kg。受成本因素影響,目前全球約96%的氫氣來源于化石能源制氫和工業副產氫,僅有約4%的氫氣來源于電解水。2018年,中國年氫氣產量約2100萬噸,占全球總產量的比例超過30%,是世界第一大氫氣生產國,其中電解水制氫僅占約5%。隨著可再生能源規模化發展和能源互聯網建設日趨完善,電解水制氫已逐步成為各國能源科技創新和產業支持的焦點。電價是制約電制氫發展的關鍵。目前電價占電制氫總成本比重約為85%,按電制氫電價約0.4~0.6元/kWh計算,我國電制氫成本約30~40元/kg。當電價降低到0.1元/kWh時,電制氫成本可下降至10元/kg與化石能源制氫價格相當。目前各地發展氫能產業,其中氫氣主要來源于化石能源制氫和工業副產氫。(二)儲氫根據狀態,儲氫可分為高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲氫、固態儲氫。高壓氣態儲氫是我國目前應用最廣泛的氫氣存儲形式,其中35MPa儲氫瓶已批量化應用,70MPa儲氫瓶也步入產業化推廣階段。低溫液態儲氫被認為是前景較好的氫氣大規模存儲發展方向之一,但目前我國液氫僅用于航天,與國外70%左右氫氣采用液氫運輸相比差距較大,且成本是美國等技術壟斷國的20倍以上。(三)運氫運氫主要方式包括氣氫拖車、液氫槽車、管道運輸。目前國外以液氫槽車和管道運輸為主,國內絕大部分采用氣氫拖車運輸并建有少量氫氣管道。國內氣氫拖車運輸發展非常成熟,設計制造技術已達到國際先進水平;液氫槽車運輸在我國僅應用于航天領域,尚不允許民用領域開展液氫公路運輸,但長期來看液氫槽車將取代氣氫拖車成為主要運氫方式;管道運輸仍處于試點示范階段,我國氫氣管道里程僅約400km,占比不到全球總規模的8%,最具代表性的大口徑氫氣管道有濟源-洛陽(25km)、巴陵-長嶺(43km)等。受運輸技術及成本限制,短期內氫能消納以就近消納為主,難以實現遠距離運輸消納。(四)用氫目前我國生產的氫氣95%作為化工行業的原材料應用于傳統工業領域,其余5%用于以氫燃料電池為核心的能源網絡。其中,氫能主要有動力、電力、家庭三個應用方向。1、動力領域應用狀況動力方面,氫氣可用于汽車、飛機、輪船、火箭等領域,其中目前最主要、前景最廣闊的應用場景是氫燃料電池車。氫能汽車包括氫燃料內燃機車、氫燃料電池車兩種。氫燃料電池車能量轉化效率可達60%~80%,而氫燃料內燃機車能量轉化效率僅30%左右,所以業界將氫燃料電池車作為氫能汽車主要發展方向。相比于純電動汽車,氫燃料電池汽車具有續航里程長、燃料加注快(3到5分鐘)、低溫性能好、回收無污染等優勢,在遠距離、載重大、點對點的商用車領域具有良好的應用前景。目前氫燃料電池汽車成本明顯高于燃油和純電動車型,燃油車百公里油費約為50元,純電動汽車百公里電費約為6元(家用充電)~15元(商用充電),氫燃料電池車燃料費用約100元(百公里耗氫量為1.5kg,氫氣價格70元/kg)。在氫氣加注方面,我國具備設計建造35MPa加氫站的能力,而國際主流的70MPa加氫站及其關鍵設備領域在國內仍處于示范驗證階段。到2030年預計將建成1000座加氫站。2、電力領域應用狀況與其他儲能技術相比,氫儲能主要優勢是環保性能好,但其投資成本遠超抽水蓄能、電化學儲能、壓縮空氣儲能,且響應速度慢、效率低,如果制氫電價為0.1元/kWh,則氫儲能能源成本將下降到0.5元/kWh左右,低于電化學儲能能源成本。3、家庭領域應用狀況主要用途是家用燃料電池熱電聯供系統。該方面外國企業技術優勢明顯,國內企業技術水平尚不具備商業化條件。4、國內氫燃料電池狀況氫能應用的核心技術和產品是氫燃料電池。國內氫燃料電池與國際先進水平還存在一定差距,主要表現為使用壽命較短,車用氫燃料電池壽命一般為2000~3000小時,國際領先水平可達到5000小時,另外氫燃料電池關鍵零部件質子交換膜目前僅有美國、日本、德國等發達國家具備商業化供應能力,催化劑等核心材料也主要依賴進口。氫燃料電池汽車的優勢氫燃料電池汽車和傳統燃油車使用習慣相近,和純電動車相比也是有一定優勢的。(一)充電時間VS加氫時間首先在補能這塊,按目前電池容量普遍在50kWh的電動車為例,在快充條件下從低電量充至80%電量,充電時間也得30分鐘左右。而氫燃料電池車加注氫氣只需要三到五分鐘,基本和傳統燃油車加注燃油時間相當。(二)續航里程對比續航里程對于新能源車是繞不開的問題,目前絕大部分的純電車續航里程都比較低,而且還受外界溫氣溫影響,基本適合短途使用。反觀氫燃料電池車,擁有更加接近傳統汽車的巡航里程,同時動力不弱,可以滿足長途行駛,不過這也得看加氫站的覆蓋。(三)國家政策對比到2020年年底,純電動車和插電混合動力汽車的補貼將會完全退出。氫燃料電池汽車是唯一財政補貼不退坡,不限制地方補貼比例上限的車型;并且2020年后,對燃料電池汽車也會持續支持。氫燃料電池汽車看似環保,使用習慣上也更接近傳統燃油車,但是面臨的諸多問題使得它的發展依舊緩慢。氫能核心產業鏈(一)制氫環節電解水制氫與裝備,制氫-中國石油、中國石化、衛星化學、寶豐能源、陽光電源、旭陽集團、鴻達興業;制氫裝備-派瑞氫能(718所)、中電豐業、陽光電源+中科院大連化物所、航天507所、蘭石重裝;制氫材料-科力遠。工業副產氫,焦爐煤氣-美錦能源、中國旭陽集團(H);氯堿副氫-濱化股份、鴻達興業。石化原材料制氫,乙烷裂解/丙烷脫氫(制乙烯)-衛星化學、萬華化學、金能科技;天然氣重整-中船718所、亞聯高科;煤制氫-國家能源集團等。(二)儲運環節分離/純化/增壓/液化/儲存/運輸裝備,中集安瑞科、富瑞氫能、中科富海、四川空分、大陸制氧、廈門鎢業、科力遠、安泰科技、武漢氫陽、聚力氫能等。加氫站制造/運營,中船718所、厚普股份、亞聯高科、舜華新能源、深冷股份、林德等;加氫運營:中國石化、厚普股份、亞聯高科、重慶燃氣等。(三)氫能車輛與特種裝備制造商用車專用車與工程機械等,氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃,并且目前我國已在氫能領域取得了多方面的進展,在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一,也被國際公認為最有可能率先實現氫燃料電池和氫能汽車產業化的國家。制氫技術分析盡管氫是自然界最豐富的元素之,但是天然的氫在地面上卻很少有,所以只能依靠人工制取。通常制氫的途徑有:從豐富的水中分解氫:從大量的碳氫化合物中提取:從廣泛的生物資源中制取氫:或利用微生物去生產氫等等。各種制氫技術均可掌握。但是作為能源使用,特別是普通的民用燃料,首先要求產氫量大,同時要求造價較低,即經濟上具有可行性,這是今后制氫技術的選擇標準。就長遠和宏觀而言,氫的主要來源是水,以水裂解制氫應是當代高技術的主攻方向。以下簡述幾種制氫方法。(一)化石燃料制氫這是目前大量化工用氫的生產方法,如化肥生產的造氣,即以煤在氣化爐中燃燒,通過水蒸氣還原反應,獲得氫氣。同樣,石油、天然氣或生物質燃料,均可用類似的方法制取氫。但是,這樣的造氣效率不高,需要消耗大量能源,并對環境污染較大。以能源換燃料,是得不償失的。鑒于化石能源的有限性,應盡可能滿足有機原料的需要,而不能作為產生氫能的依靠。(二)電解水制氫人們最早的制氫方法就從電解水開始,至今它仍然是工業化制氫的重要方法。盡管改進型的電解槽已把電耗壓到了相當低,但還是工業生產中的電老虎。而且電本屬二次能源,除了水電,電是用大量燃料換來的,其中經過熱能、機械能、電能的轉換,本來能耗就不小,再經電解水制成氫,總的能源效率實在太低,以此將氫作能源,無疑也是不可取的。不過現在正繼續改進電解水制氫的工藝,并使用豐水期的水電,或利用風能、太陽能等可再生能源來電解水制氫作為這些新能源的貯存手段,自當別論,不能不說是有可取之處。(三)硫化氫制氫在石油煉制、煤和天然氣脫硫過程中都有硫化氫產出,自然界也有硫化氫礦藏,或伴隨地熱等的開采也會產生硫化氫。國外已有硫化氧分解方法,包括氣相分解法(干法)和溶液分解法(濕法),能同時獲得硫磺和氫氣。盡管這種工藝需要一定的高溫(約600C)和適當的催化劑,或經過光照等措施,但是能化害為利,綜合利用,將不失為一種制氫的好方法。(四)光解海水制氫80年代末,國際上出現了光解海水制氫的方法,以激光誘導MOCVD制膜技術有所突破,制成新型的金屬/半導體/金屬氧化物光電化學膜,用此種膜作為海
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