[Abstrakcyjny]Energia wodorowa to rodzaj energii wtórnej o bogatych źródłach, ekologiczny i niskoemisyjny, o szerokim zastosowaniu.Może pomóc w zużyciu energii odnawialnej na dużą skalę, w realizacji szczytowego golenia sieci energetycznej i magazynowania energii na dużą skalę w różnych porach roku i regionach, a także przyspieszyć promocję przemysłu, budownictwa, transportu i innych dziedzin niskoemisyjnych.mój kraj ma dobre podstawy do produkcji wodoru i rynek zastosowań na dużą skalę, a także ma znaczną przewagę w rozwoju energii wodorowej.Przyspieszenie rozwoju energetyki wodorowej to ważna droga, która pomoże mojemu krajowi osiągnąć cel, jakim jest neutralizacja dwutlenku węgla.Kilka dni temu Krajowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Krajowa Administracja Energetyczna wspólnie wydały „Średnio- i długoterminowy plan rozwoju energetyki wodorowej (2021-2035)”.Rozwój i wykorzystanie energii wodorowej powoduje głęboką rewolucję energetyczną.Energia wodorowa stała się nowym kodem pozwalającym przezwyciężyć kryzys energetyczny i zbudować czysty, niskoemisyjny, bezpieczny i wydajny nowoczesny system energetyczny.
Kryzys energetyczny otworzył drogę do poszukiwań rozwoju i wykorzystania energii wodorowej.
Energia wodorowa jako energia alternatywna weszła w pole widzenia człowieka, którego początki sięgają lat 70. XX wieku.W tym czasie wojna na Bliskim Wschodzie wywołała światowy kryzys naftowy.Aby pozbyć się zależności od importowanej ropy, Stany Zjednoczone jako pierwsze zaproponowały koncepcję „gospodarki wodorowej”, argumentując, że w przyszłości wodór może zastąpić ropę i stać się główną energią wspierającą światowy transport.W latach 1960–2000 ogniwa paliwowe, ważne narzędzie wykorzystania energii wodorowej, rozwijały się szybko, a ich zastosowanie w lotnictwie, energetyce i transporcie w pełni udowodniło wykonalność energii wodorowej jako wtórnego źródła energii.Około 2010 roku branża energii wodorowej znalazła się w trudnej sytuacji.Jednak wypuszczenie w 2014 roku „przyszłego” pojazdu Toyoty na ogniwa paliwowe wywołało kolejny boom wodorowy.Następnie wiele krajów sukcesywnie udostępniało strategiczne ścieżki rozwoju energii wodorowej, koncentrując się głównie na wytwarzaniu energii i transporcie, aby promować rozwój przemysłu energii wodorowej i ogniw paliwowych;UE opublikowała unijną strategię dotyczącą energii wodorowej na rok 2020, której celem jest promowanie energii wodorowej we wszystkich dziedzinach w przemyśle, transporcie, wytwarzaniu energii i innych zastosowaniach;w 2020 roku Stany Zjednoczone opublikowały „Plan rozwoju planu dotyczącego energii wodorowej”, sformułowały szereg kluczowych wskaźników technicznych i ekonomicznych i spodziewały się zostać liderem rynku w łańcuchu przemysłu energii wodorowej.Jak dotąd kraje stanowiące 75% światowej gospodarki uruchomiły politykę rozwoju energetyki wodorowej, aby aktywnie promować rozwój energetyki wodorowej.
W porównaniu z krajami rozwiniętymi przemysł energii wodorowej w moim kraju znajduje się wciąż w początkowej fazie rozwoju.W ostatnich latach mój kraj poświęcił większą uwagę przemysłowi energii wodorowej.W marcu 2019 r. po raz pierwszy w „Raporcie z prac rządu” wpisano energię wodorową, przyspieszając budowę obiektów takich jak ładowanie i uwodornienie w przestrzeni publicznej;Zawarte w kategorii energetycznej;we wrześniu 2020 r. pięć departamentów, w tym Ministerstwo Finansów, Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych, wspólnie przeprowadzi demonstrację zastosowania pojazdów z ogniwami paliwowymi i nagrodzi kwalifikujące się aglomeracje miejskie za industrializację i zastosowania demonstracyjne kluczowych podstawowych technologii pojazdów z ogniwami paliwowymi ;W październiku 2021 roku Komitet Centralny Komunistycznej Partii Chin i Rada Państwa wydały „Opinie w sprawie całkowicie trafnego wdrożenia nowej koncepcji rozwoju i dobrej roboty w zakresie neutralizacji dwutlenku węgla”, mające na celu koordynację rozwoju całego łańcucha energetyki wodorowej „produkcja-magazynowanie-przesył-wykorzystanie”;W marcu 2022 roku Krajowa Komisja Rozwoju i Reform wydała „Średnio- i długoterminowy plan rozwoju energetyki wodorowej (2021-2035)”, w którym zidentyfikowano energię wodorową jako ważną część przyszłego krajowego systemu energetycznego i kluczem do realizacji ekologicznej i niskoemisyjnej transformacji terminali wykorzystujących energię.Jako ważny nośnik, energetyka wodorowa, została zidentyfikowana jako strategiczna branża wschodząca i kluczowy kierunek rozwoju przemysłu przyszłości.
W ostatnich latach przemysł energii wodorowej w moim kraju szybko się rozwinął, obejmując zasadniczo cały łańcuch produkcji wodoru – magazynowania – przesyłu – wykorzystania.
Najważniejszym ogniwem łańcucha przemysłu energii wodorowej jest produkcja wodoru.mój kraj jest największym na świecie producentem wodoru, którego zdolność produkcyjna wynosi około 33 miliony ton.Ze względu na intensywność emisji dwutlenku węgla w procesie produkcyjnym wodór dzieli się na „wodór szary”, „wodór niebieski” i „wodór zielony”.Szary wodór odnosi się do wodoru wytwarzanego w wyniku spalania paliw kopalnych, a podczas procesu produkcyjnego występuje duża emisja dwutlenku węgla;niebieski wodór opiera się na szarym wodorze, wykorzystując technologię wychwytywania i składowania dwutlenku węgla w celu uzyskania niskoemisyjnej produkcji wodoru;zielony wodór jest wytwarzany przez Energię odnawialną, taką jak energia słoneczna i energia wiatru, wykorzystuje się do elektrolizy wody w celu wytworzenia wodoru, a proces produkcji wodoru nie powoduje emisji dwutlenku węgla.Obecnie w produkcji wodoru w moim kraju dominuje produkcja wodoru z węgla, stanowiąca około 80%.W przyszłości, w miarę ciągłego zmniejszania się kosztów wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, udział zielonego wodoru będzie wzrastał z roku na rok i oczekuje się, że w 2050 r. osiągnie 70%.
Środkowym nurtem łańcucha przemysłu energii wodorowej jest magazynowanie i transport wodoru.Technologia wysokociśnieniowego magazynowania i transportu gazów gazowych została skomercjalizowana i stanowi najbardziej zaawansowaną metodę magazynowania i transportu energii wodorowej.Przyczepa z długimi rurami charakteryzuje się dużą elastycznością transportu i nadaje się do transportu wodoru na krótkie odległości w małych ilościach;Magazynowanie ciekłego wodoru i przechowywanie wodoru w stanie stałym nie wymagają zbiorników ciśnieniowych, a transport jest wygodny, co jest kierunkiem magazynowania i transportu energii wodorowej na dużą skalę w przyszłości.
Dalszym etapem łańcucha przemysłu energii wodorowej jest wszechstronne zastosowanie wodoru.Jako surowiec przemysłowy wodór może być szeroko stosowany w przemyśle naftowym, chemicznym, metalurgicznym, elektronicznym, medycznym i innych.Ponadto wodór można również przekształcić w energię elektryczną i ciepło za pomocą wodorowych ogniw paliwowych lub wodorowych silników spalinowych., który może obejmować wszystkie aspekty produkcji i życia społecznego.Oczekuje się, że do 2060 r. zapotrzebowanie mojego kraju na energię wodorową osiągnie 130 milionów ton, z czego dominuje popyt przemysłowy, stanowiący około 60%, a sektor transportu będzie rósł do 31% rok do roku.
Rozwój i wykorzystanie energii wodorowej powoduje głęboką rewolucję energetyczną.
Energia wodorowa ma szerokie perspektywy zastosowania w wielu dziedzinach, takich jak transport, przemysł, budownictwo i energia elektryczna.
W dziedzinie transportu, dalekobieżny transport drogowy, kolej, lotnictwo i żegluga uważają energię wodorową za jedno z ważnych paliw pozwalających na redukcję emisji dwutlenku węgla.Na tym etapie w moim kraju dominują autobusy i ciężkie ciężarówki z ogniwami wodorowymi, których liczba przekracza 6000.Jeśli chodzi o odpowiednią infrastrukturę pomocniczą, mój kraj zbudował ponad 250 stacji tankowania wodoru, co stanowi około 40% światowej liczby stacji i zajmuje pierwsze miejsce na świecie.Według danych opublikowanych przez Komitet Organizacyjny Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Pekinie podczas tych Zimowych Igrzysk Olimpijskich zaprezentowane zostanie działanie ponad 1000 pojazdów z wodorowymi ogniwami paliwowymi wyposażonych w ponad 30 stacji tankowania wodoru, co stanowi największe w historii zastosowanie demonstracyjne pojazdów z ogniwami paliwowymi świat.
Obecnie dziedziną o największym udziale wykorzystania energii wodorowej w moim kraju jest dziedzina przemysłu.Oprócz właściwości paliwa energetycznego, energia wodorowa jest również ważnym surowcem przemysłowym.Wodór może zastąpić koks i gaz ziemny jako środek redukujący, który może wyeliminować większość emisji dwutlenku węgla w procesach produkcji żelaza i stali.Wykorzystanie energii odnawialnej i energii elektrycznej do elektrolizy wody w celu wytworzenia wodoru, a następnie syntezy produktów chemicznych, takich jak amoniak i metanol, sprzyja znacznej redukcji emisji dwutlenku węgla i emisji w przemyśle chemicznym.
Integracja energii wodorowej i budynków to nowa koncepcja zielonego budownictwa, która pojawiła się w ostatnich latach.Sektor budownictwa zużywa dużo energii elektrycznej i cieplnej, dlatego też został wymieniony na liście trzech głównych „energochłonnych gospodarstw domowych” w moim kraju, obok transportu i przemysłu.Sprawność wytwarzania czystej energii w wodorowych ogniwach paliwowych wynosi tylko około 50%, podczas gdy ogólna wydajność skojarzonej energii cieplnej i elektrycznej może osiągnąć 85%.Podczas gdy wodorowe ogniwa paliwowe wytwarzają energię elektryczną dla budynków, ciepło odpadowe można odzyskać do ogrzewania i podgrzewania wody.Jeśli chodzi o transport wodoru do terminali budowlanych, wodór można mieszać z gazem ziemnym w proporcji mniejszej niż 20% za pomocą stosunkowo kompletnej domowej sieci gazociągów ziemnych i transportować do tysięcy gospodarstw domowych.Szacuje się, że w 2050 r. 10% światowego ogrzewania budynków i 8% energii budynków będzie pochodzić z wodoru, redukując emisję dwutlenku węgla o 700 mln ton rocznie.
W energetyce, ze względu na niestabilność energii odnawialnej, energia wodorowa może stać się nową formą magazynowania energii poprzez konwersję energia elektryczna-wodór-elektryczność.W okresach niskiego zużycia energii elektrycznej wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy wody przy użyciu nadwyżek energii odnawialnej i magazynowany w postaci gazu pod wysokim ciśnieniem, cieczy w niskiej temperaturze, cieczy organicznej lub materiałów stałych;w okresach szczytowego zużycia energii elektrycznej zmagazynowany wodór przepuszczany jest przez akumulatory paliwowe lub turbiny wodorowe wytwarzają energię elektryczną, która jest wprowadzana do publicznej sieci energetycznej.Skala magazynowania energii wodorowej jest większa, do 1 miliona kilowatów, a czas magazynowania jest dłuższy.Magazynowanie sezonowe można realizować w zależności od różnicy wyjściowej energii słonecznej, energii wiatrowej i zasobów wodnych.W sierpniu 2019 r. w Lu'an w prowincji Anhui uruchomiono pierwszy w moim kraju projekt magazynowania energii wodorowej o mocy megawatów, który w 2022 r. został pomyślnie podłączony do sieci w celu wytwarzania energii.
Jednocześnie sprzęgło elektrowodorowe będzie również odgrywać ważną rolę w budowie nowoczesnego systemu energetycznego w moim kraju.
Z czystego i niskoemisyjnego punktu widzenia elektryfikacja na dużą skalę jest potężnym narzędziem redukcji emisji dwutlenku węgla w wielu dziedzinach w moim kraju, takich jak pojazdy elektryczne w transporcie zastępujące pojazdy na paliwo oraz ogrzewanie elektryczne w budownictwie zastępujące tradycyjne ogrzewanie bojlerami .Jednak w niektórych gałęziach przemysłu nadal trudno jest osiągnąć redukcję emisji dwutlenku węgla poprzez bezpośrednią elektryfikację.Do najtrudniejszych branż zalicza się stal, chemię, transport drogowy, spedycję i lotnictwo.Energia wodorowa ma podwójne właściwości paliwa energetycznego i surowca przemysłowego i może odegrać ważną rolę w wyżej wymienionych dziedzinach, które są trudne do głębokiej dekarbonizacji.
Z punktu widzenia bezpieczeństwa i wydajności, po pierwsze, energia wodorowa może sprzyjać rozwojowi większego udziału energii odnawialnej i skutecznie zmniejszyć zależność mojego kraju od importu ropy i gazu;Regionalny bilans dostaw i zużycia energii w moim kraju;ponadto wraz z obniżeniem kosztów energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych poprawiona zostanie ekonomika zielonej energii elektrycznej i zielonej energii wodorowej, które staną się powszechnie akceptowane i wykorzystywane przez społeczeństwo;energia wodorowa i energia elektryczna, jako węzły energetyczne, to więcej. Łatwo jest połączyć różne źródła energii, takie jak energia cieplna, zimna, paliwo itp., aby wspólnie stworzyć połączoną nowoczesną sieć energetyczną, tworząc wysoce odporny system dostaw energii, oraz poprawić efektywność, ekonomiczność i bezpieczeństwo systemu dostaw energii.
Rozwój przemysłu energii wodorowej w moim kraju wciąż stoi przed wyzwaniami
Produkcja taniego i niskoemisyjnego zielonego wodoru to jedno z ważnych wyzwań stojących przed branżą energetyki wodorowej.Przy założeniu nie dodawania nowych emisji dwutlenku węgla, rozwiązaniem problemu źródła wodoru jest przesłanką rozwoju energetyki wodorowej.Produkcja wodoru z paliw kopalnych oraz produkcja wodoru będącego produktem ubocznym przemysłu to rozwiązania dojrzałe i opłacalne, które w perspektywie krótkoterminowej pozostaną głównym źródłem wodoru.Jednakże zasoby energii kopalnej są ograniczone i nadal istnieje problem emisji dwutlenku węgla w procesie produkcji wodoru;produkcja przemysłowego produktu ubocznego, produkcja wodoru, jest ograniczona, a odległość dostarczania promieniowania jest krótka.
W dłuższej perspektywie produkcję wodoru w drodze elektrolizy wody można łatwo połączyć z energią odnawialną, ma ona większy potencjał skali, jest czystsza i bardziej zrównoważona oraz stanowi najbardziej potencjalną metodę dostarczania ekologicznego wodoru.Obecnie technologia elektrolizy alkalicznej w moim kraju jest zbliżona do poziomu międzynarodowego i stanowi główny nurt technologii w dziedzinie elektrolizy komercyjnej, ale możliwości redukcji kosztów w przyszłości są ograniczone.Elektroliza wody z membraną do wymiany protonów do produkcji wodoru jest obecnie kosztowna, a stopień lokalizacji kluczowych urządzeń zwiększa się z roku na rok.Elektroliza tlenków stałych jest bliska komercjalizacji na arenie międzynarodowej, ale w kraju wciąż znajduje się na etapie nadrabiania zaległości.
System łańcucha dostaw przemysłu energii wodorowej w moim kraju nie jest jeszcze ukończony i nadal istnieje luka między zastosowaniami komercyjnymi na dużą skalę.W moim kraju wybudowano ponad 200 stacji uwodornienia, z czego większość to stacje uwodornienia gazowego 35 MPa, a niewielki odsetek stanowią wysokociśnieniowe stacje uwodornienia gazowego 70 MPa o większej pojemności magazynowania wodoru.Brak doświadczenia w budowie i eksploatacji stacji tankowania ciekłego wodoru oraz zintegrowanych stacji produkcji i uwodornienia wodoru.Obecnie transport wodoru opiera się głównie na wysokociśnieniowym transporcie gazowym na długich rurach, a transport rurociągami nadal stanowi słaby punkt.Obecnie przebieg rurociągów wodorowych wynosi około 400 kilometrów, a rurociągów w eksploatacji zaledwie około 100 kilometrów.Transport rurociągami wiąże się również z możliwością kruchości wodorowej spowodowanej ulatnianiem się wodoru.W przyszłości nadal konieczne jest dalsze doskonalenie właściwości chemicznych i mechanicznych materiałów rurociągów.Poczyniono znaczne postępy w technologii magazynowania ciekłego wodoru i technologii magazynowania wodoru w wodorkach metali, jednak nie udało się ustalić równowagi między gęstością magazynowania wodoru, bezpieczeństwem i kosztami i nadal istnieje pewna rozbieżność między zastosowaniami komercyjnymi na dużą skalę.
Wyspecjalizowany system polityki oraz wieloresortowy i wieloobszarowy mechanizm koordynacji i współpracy nie są jeszcze doskonałe.„Średnio- i długoterminowy plan rozwoju energetyki wodorowej (2021-2035)” jest pierwszym planem rozwoju energetyki wodorowej na poziomie krajowym, lecz plan specjalny i system polityki wymagają jeszcze udoskonalenia.W przyszłości konieczne jest dalsze doprecyzowanie kierunku, celów i priorytetów rozwoju przemysłu.Łańcuch przemysłu energii wodorowej obejmuje różnorodne technologie i dziedziny przemysłu.Obecnie nadal występują problemy, takie jak niewystarczająca współpraca międzydyscyplinarna i niewystarczający mechanizm koordynacji międzyresortowej.Przykładowo budowa stacji tankowania wodoru wymaga współpracy wieloresortowej, takiej jak kapitał, technologia, infrastruktura czy kontrola niebezpiecznych chemikaliów.Obecnie występują problemy takie jak niejasne właściwe organy, trudności w uzyskaniu homologacji, a właściwości wodoru w dalszym ciągu stanowią wyłącznie niebezpieczne chemikalia, co stwarza poważne zagrożenie dla rozwoju branży.duże ograniczenia.
Wierzymy, że technologia, platformy i talenty to punkty wzrostu wspierające rozwój przemysłu energii wodorowej w moim kraju.
Przede wszystkim konieczne jest ciągłe podnoszenie poziomu kluczowych technologii kluczowych.Innowacje technologiczne są podstawą rozwoju branży energetyki wodorowej.W przyszłości mój kraj będzie w dalszym ciągu promować badania i rozwój kluczowych technologii w zakresie produkcji, przechowywania, transportu i stosowania ekologicznej i niskoemisyjnej energii wodorowej.Przyspieszenie innowacji technologicznych w zakresie ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów, opracowanie kluczowych materiałów, ulepszenie głównych wskaźników wydajności i zdolności produkcyjnych na skalę masową oraz dalsze doskonalenie niezawodności, stabilności i trwałości ogniw paliwowych.Podjęte zostaną wysiłki w celu promowania badań i rozwoju oraz produkcji kluczowych komponentów i kluczowego sprzętu.Przyspieszenie poprawy efektywności konwersji produkcji wodoru na energię odnawialną i skali produkcji wodoru za pomocą jednego urządzenia oraz dokonanie przełomu w kluczowych kluczowych technologiach w powiązaniu infrastruktury energii wodorowej.Kontynuuj badania nad podstawowymi prawami bezpieczeństwa energii wodorowej.Kontynuuj promowanie zaawansowanej technologii energii wodorowej, kluczowego sprzętu, zastosowań demonstracyjnych i industrializacji głównych produktów oraz buduj wysokiej jakości system technologii rozwoju dla przemysłu energii wodorowej.
Po drugie, musimy skupić się na budowaniu platformy wsparcia innowacji przemysłowych.Rozwój branży energetyki wodorowej musi koncentrować się na kluczowych obszarach i kluczowych powiązaniach oraz budować wielopoziomową i zróżnicowaną platformę innowacji.Wspieraj uniwersytety, instytuty badawcze i przedsiębiorstwa w przyspieszaniu budowy kluczowych laboratoriów i najnowocześniejszych platform przekrojowych oraz w prowadzeniu badań podstawowych nad zastosowaniami energii wodorowej i najnowocześniejszych badań technologicznych.Na początku 2022 r. Krajowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Ministerstwo Edukacji wydały „Zatwierdzenie raportu ze studium wykonalności dotyczącego projektu krajowej platformy innowacji dotyczącej technologii magazynowania energii i integracji przemysłu i edukacji North China Electric Power University”, North China Projekt Platformy Innowacji Integracji Przemysłu i Edukacji, Krajowego Uniwersytetu Elektroenergetycznego, Technologii Magazynowania Energii. Został on oficjalnie zatwierdzony i stał się pierwszą grupą szkół wyższych i uniwersytetów, która „dowodziła”.Następnie formalnie utworzono Centrum Innowacji Technologii Energii Wodorowej North China Electric Power University.Platforma innowacji i centrum innowacji skupiają się na badaniach technicznych w obszarach elektrochemicznego magazynowania energii, energii wodorowej i technologii jej zastosowania w sieci elektroenergetycznej, a także aktywnie promują rozwój krajowego przemysłu energetyki wodorowej.
Po trzecie, konieczne jest promowanie budowy zespołu specjalistów ds. energetyki wodorowej.Poziom technologiczny i skala przemysłu energetyki wodorowej nadal osiągają przełomy.Jednakże branża energii wodorowej boryka się z dużą luką w zespole talentów, zwłaszcza z poważnym niedoborem innowacyjnych talentów wysokiego szczebla.Kilka dni temu zadeklarowany przez North China Electric Power University kierunek „Nauka i Inżynieria Energii Wodorowej” został oficjalnie wpisany do katalogu kierunków studiów licencjackich w zwykłych szkołach wyższych, a dyscyplina „Nauka i Inżynieria Energii Wodorowej” znalazła się w nowy przedmiot interdyscyplinarny.Dyscyplina ta obejmie energetykę, termofizykę inżynierską, inżynierię chemiczną i inne dyscypliny jako trakcję, organicznie integruje produkcję wodoru, magazynowanie i transport wodoru, bezpieczeństwo wodorowe, energetykę wodorową i inne kursy modułowe dotyczące energii wodorowej oraz przeprowadza wszechstronne interdyscyplinarne kursy podstawowe i badania stosowane.Zapewni korzystne wsparcie talentów w realizacji bezpiecznej transformacji struktury energetycznej mojego kraju, a także rozwoju przemysłu energii wodorowej i przemysłu energetycznego w moim kraju.
Czas publikacji: 16 maja 2022 r