煤的最佳应用方式就是变成氢?煤制氢下一个10万亿元风口 | |||
煤炭资讯网 | 2018/2/24 12:13:38头条 | ||
中国工程院院士 干勇 中国电动汽车百人会论坛发表主题演讲 中国工程院在十多年前提出了氢能社会的概念,我们对世界科技工程发展趋势进行了一系列讨论,第一就是必威手机登陆在线网页 体系。凡是工业化国家,必威手机登陆在线网页 体系的建立非常重要,而中国的必威手机登陆在线网页 禀赋不好,所以结构上有些问题。比尔盖茨两次到工程院不谈计算机,全部谈必威手机登陆在线网页 ,认为十三亿人口对整个地球的二氧化碳贡献率太大,而且还有印度的十二亿人口,所以必威手机登陆在线网页 今后必须要有变化。 化石燃料时代向绿色必威手机登陆在线网页 时代的转变是必然的,主要是两个转变:一个是化石必威手机登陆在线网页 消耗向绿色必威手机登陆在线网页 再生转变,另一个是从高碳燃料向低碳燃料转变,所以本质上是燃料的加氢减碳过程。全世界的电源40%是煤炭,而中国不一样,中国70%是煤炭,核电占2%,太阳能占4.7%,风电占9.3%,水电占20.2%,2016年用电量达16.5亿千瓦,所以可再生必威手机登陆在线网页的努力方面,中国政府成了全世界的动力站。 2012年到2015年我国可再生必威手机登陆在线网页 的投资大大超过美国,约为3150亿美元,同期可再生必威手机登陆在线网页 容量变化占到全世界的44%,达到177GW;2016年发展速度相比2017年更快。欧共体的统计显示,今后中国每个小时安装2个风电机组、7000个太阳能电池板,到2020年的增长速度是272%。欧盟的发展只是我们的零头,因为他们的发展已经很快了,每年增长20%,我们将会达到272%。 风电和光伏的问题在于其不可预测性,所以肯定要储能一部分,不可能全部上网。氢能具有投入成本低、环境友好等特征,而且可以永久储存、传输到任何地方。人类每一次的必威手机登陆在线网页 变革都是提升减碳加氢、提升能量密度的过程。古代烧木材能量密度只有每公斤0.13兆焦,现在标准煤、天然气直到氢气,能量密度最高达到了140兆焦,应该说氢必威手机登陆在线网页 是非常理想的清洁必威手机登陆在线网页 ,但属于二次必威手机登陆在线网页 ,所以关键是要降低成本,而且技术路径要重新设定。 氢能的重要作用是可再生、高能、高效的能量载体,存储转换非常自如,而且是零排放。现在整个央企已经开始行动,特别是以神华国际必威手机登陆在线网页 投资集团在氢能和燃料电池领域做了四个方面的大布局:明确了可再生必威手机登陆在线网页 制氢的任务,包括投入氢气运输、存储和加速的各种装备的基础建设,也包括燃料电池,但他们的目标不是发展燃料电池,而是支持下游用他们的氢发展燃料电池,自己只是参股。现在最低成本的氢是0.77元/立方米,0.87元/公斤,大大低于国际上的平均制氢成本,也是非常便宜的。 氢能将成为传统必威手机登陆在线网页 的核心,有助于实现规模化的愿景,打造一流的清洁必威手机登陆在线网页 供应商,整个产业链已经显现。产业化途径、模式、方向,包括商业模式都已经开始了,可再生必威手机登陆在线网页 制氢也好、煤制氢也好、各种制备出来的散氢都要集中起来,这是一个大的产业链。不光是氢必威手机登陆在线网页 电池利用,包括分布式发电、二氧化碳合成的化学用品等等。发展氢能产业是必威手机登陆在线网页 结构调整和产业结构转型的必由之路,人类必须向这条路上走。利用氢能,人类社会的生产发展方式可以发生一个很大的变革,获取方式多元化,所以成本正在变得越来越低,下游使用的当然是燃料电池。
2020年到2050年,我国的风电和光电的装机容量非常高,达到2-4亿千瓦,但是上网率再怎么提高也有20%,需要储能。如果要把这些消化掉,需要建将近400座储水水库,破坏生态、成本巨大。如果我们用电和氢来做储能的载体,这将是投资成本低、环境适应强的一种方式,推动了燃料电池汽车、分布式发电、热电联供和无人机等领域,所有装备都使用氢能,氢动力将成为一个主动力。欧洲率先开始了可再生必威手机登陆在线网页 制氢,用天然气管网进行运输,最大的运输量是20%。天然气管网当中运输密度不一样,出来以后再吸附,完全可以把它分开。当前全世界都开始注意到了氢能的发展,也成为了国家必威手机登陆在线网页 战略的重要组成部分,而且燃料电池技术趋于成熟,步入了商业模式创新与批产阶段,也要感谢一直致力于燃料电池工程化、产业化的国外企业,他们重视氢必威手机登陆在线网页 电池的开发推广应用,电池产品的出货量加速增长进入商业化阶段,分布式发电也小规模商业化,特殊用途的燃料电池早期市场已经开始形成,这些都显现出了氢能利用的产业链开始壮大。
刚才说过,我们的条件非常好,因为我们的光伏风电规模大,所以我们的储能上不了网的部分就可以用于制氢。而且我国风光资源与天然气的管网匹配性好、容量大,所以很厉害。我国在家电、发电制造的产业规模均居世界首位,这为发展燃料电池分布式供电提供了巨大的市场和产业基础。煤制氢的水平和国外完全相当,而且制氢规模居世界首位。2012年我们的制氢量达到1600万吨,相当于8000万辆燃料电池汽车的消耗量,系统储氢能力也会上来。 燃料电池的原理大家都很清楚,特别是自制燃料电池为主。催化剂的成本占了将近70%,双极板已经完全工业化,而且我们用钛合金和不锈钢的双极板代替石墨,性能非常优越,而且现在是供给美国。我们国家的自制膜是最难的,东岳的自制膜在国际上处于一流方阵,和美国的戈尔公司并列,所以自制膜的问题也要解决。电解质要用很多的铂,这些铂从哪里来?都要进口。但是现有的燃油和燃气汽车常用的净化装置用的铂量比这还高。一旦用新必威手机登陆在线网页 代替,铂不会增加,只会减少。 现在锂动力的碳酸锂和高纯球状石墨的需求量巨大。去年石墨涨了10多倍的价格,碳酸锂价格从4万元涨到不到10万元,还有钴。材料部件的应用国内已经普遍开展。国家科技部已经把其列为重点专项,包括四个课题:车用燃料电池发动机平台设计开发验证、燃料电池发动机关键零部件与系统应用开发、大功率燃料电池电堆技术,现在已经全面铺开,还有储氢的系统开发。我们的固态储氢水平现在上升得很快,特别是储氢合金的稀土材料以后会降低成本,安全方便。 燃料电池汽车的性能大家都很清楚了,丰田Mirai续航历程可以达到650公里,加氢的时间只要3分钟,而且成本也很低,每千瓦时2500-3000元,也可以降到1瓦/元以下,最后在电池成本上氢气瓶如果成本降到3.5万元的话,三种电池动力成本已经相差不大了,百公里的续航里程1公斤氢就可以达到100公里,而电要18度电才能100公里,这会增加100公斤电池的重量,氢燃料的轻量化作用也体现了。 我国前一段时间对燃料电池市场预估,美欧日中美国动作也是很快的,加州每50公里就有1个加氢站,2020年就是22.5万个左右。如果电力技术再突破,折合成人民币是7万。欧洲地区燃料电池客车的计划包括加氢站的建立已经有106座,现在还在增加,日韩当然动作更快,特别是丰田、本田、日产和现代汽车。本田的新车销售只有37.8万元,如果得到补贴是27.1万元人民币,续航里程达到650公里。 我国发展燃料电池的基础也很好,特别是很早就形成了以大学研究院为主体,特别是同济大学等等,科技部万钢部长也是搞燃料电池的,科技部原部长、中科院院士徐冠华之前就布局了燃料电池总体攻关,后来有一段时间减弱了,最近又把燃料电池和氢能利用作为重要的转折点,国家到地方政府都已经开始重视。现在我国燃料电池开发出了20千瓦、50千瓦、60千瓦和110千瓦的产品,很多技术都正在成熟。我们的基础很好,上汽又推出了两款产品,而且已经订货,包括中航十五所、山东潍柴、中车燃料电池生产全部下线,2017年4月累计生产的燃料电池接近700个。 制氢、储氢、运氢、加氢是一套新的配套系统工程。改变传统的工程、配套设施跟进这种发展模式不行,必须至少是同步,最好是先布局供氢体系。现在整个上海一个大区域布局了燃料电池的发展规划,特别是最近山东在打造170平方公里的中国氢谷,包括研发中心已经开始。山东有特殊情况,要考虑副产气体的回收、电解铝、交流煤气等大量放空气体,交流煤气相当于富余了87万吨氢,所有的公交车都可以用上,每年合成提纯回收氢气,资源优势是非常好的。风电、光伏电池和可再生必威手机登陆在线网页也非常厉害,完全可以拿来制氢,就是在弃风弃光的条件下。 所有传统制氢企业非常强大,东岳集团成功地研发了燃料电池膜,这是国内仅有的一家,国际上进入了并列第一,还有潍柴集团投了500亿元在搞氢必威手机登陆在线网页 发动机,青岛的中车集团包括电控系统、网络系统、车联网都已经开始。山东最有特点的是它的高速公路,120个高速公路服务站都可以建立加氢站,所以回收氢、储氢和运氢可以系统进行。这为发达的物流专用氢燃料电池车创造了条件。工程用车、专用物流车是一个巨大的汽车市场,山东一个区域按照氢气的要求制氢、运氢、储氢、加氢的标准先行先试,每个站估计占用2000平米,投资1000万元,能储存100公斤以上。 目前山东结合高速服务区的全省的加氢站网络已经开始布局,并开始打造中国氢谷,要设立500万元的中国氢谷创新发展基金,打造氢必威手机登陆在线网页 的运营示范区规划,现在已经开始顶层设计。这不是以一家企业为主体,而是一个整体的规划,这样氢必威手机登陆在线网页 和燃料电池的企业才能健康发展。中国山东轻轨建设计划一期总体投资是到2017年422亿元,2020年达到1000亿元,制定了十年和十五年的发展目标,和深圳签订了氢必威手机登陆在线网页 产业园和商务区三位一体的协议书。 介绍一下氢必威手机登陆在线网页 创新战略联盟的工作情况。二十一世纪是一个氧时代,十九世纪就提出氧气转入,但是十九世纪的氧气就像现在的氢气一样成本高,大家都认为有危险性,但是二十世纪中期以前我们把所有的氧气技术都攻破了,氧气非常廉价,现在氧气放在床边我们也不会担心。二十一世纪进入氢时代是肯定的,刚刚过了十七年,还有八十三年,估计到二十一世纪中期,整个氢气技术,就是制氢、储氢、加氢、运氢都会完全成熟,所有标准都会出来,运输材料和危险性并不比油气和液化天然气更大,反而更简单。 氢能联盟的筹备,原科技部部长徐冠华、万钢部长和苗圩部长都非常支持。徐部长亲自主持了不下六次会议,发起单位已经开始,筹备处已经成立了将近一年,一汽、二汽、潍柴、山东重工、同济大学、钢冶集团、有色研究院等都已经加入了这个联盟,而且马上就要成立。委员会主任是徐冠华部长,首届理事长单位是国家必威手机登陆在线网页 投资集团。联盟的主要定位是为国家制定氢必威手机登陆在线网页 及燃料电池发展战略和实施路线提供顶层设计,支持联盟成员企业技术创新,推动全产业链的应用示范,创造参与氢能燃料电池装备制造应用技术,协助构建氢能社会并且做出规划。 2050年我们将会迎接氢能时代的到来,形成10万亿元的产业规模,这是一点都没有问题的。煤的最佳应用方式就是变成氢,当然也可以煤制油,但是煤制氢将会作为新必威手机登陆在线网页 的一个重头戏。我们已经开始迎接制造业强国之梦,在绿色制造当中把整个必威手机登陆在线网页 结构进行改造。
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