日本与埃及联手开发氢气生产、运输和使用技术
05-23
目前我国氢能发展面临哪些瓶颈?能否实现“弯道超车”甚至“变道超车”?山东在氢能产业发展方面有哪些实践经验和思考? ?聚焦高质量发展走进山东,凌文深度解读《氢能世界里的中国机会》。
嘉宾简介 凌文是山东省委委员、中国氢能联盟理事长、中国工程院院士。
2018年5月履新前,曾任国家能源公司总经理董事长、中国神华能源有限公司、中共十九大代表、全国委员委员会代表全国政协人口资源环境委员委员会委员。
他是一名官员,企业家和学者都是。
他始终致力于推动中国能源改革。
主持科研成果丰硕,多次荣获国家科技进步奖,获得专利十余项。
他密切关注氢能产业发展,正在努力打造山东全方位氢能产业链规划建设。
(以下是本次演讲的核心内容)我们先来回顾一下人类历史上能源的应用。
众所周知,在远古时代,人类就学会了钻木取火; 2000年,瓦特发明蒸汽机,利用煤炭推动了第一次工业革命; 2000年,大功率电动机发明,电的应用进入千家万户。
此后,石油、汽油、柴油得到广泛应用,内燃机的发明和使用推动了新工业革命。
20世纪末,特别是21世纪,我们已经掌握了水电、风电、光伏发电等新能源的开发利用。
大家都知道,中国过去的能源历史,自2007年中华人民共和国成立以来,今年是我们70周年,我们的经济发生了翻天覆地的变化。
从我国能源消费和GDP的逐年增长,可以清晰地看到,过去40年,中国经济快速发展。
总共增加了多少倍?是次了。
看看煤炭、石油、天然气等主要化石能源,过去40年我们分别增长了6.5倍、6.8倍和20.3倍。
能源消费总量增长7.7倍,全社会用电量增加。
27.2倍,正是因为我们充足的能源供应支撑了中国经济40年的快速发展。
我们知道过去40年我们有足够的能量可以使用,它的标志是什么?我们可以举个例子,一年有几个小时,那么我们的发电机组工作了多长时间呢?据统计,我国火电机组平均工作时间不足半年。
也就是说,火电机组有49.8%的时间在工作,剩下的一半时间不工作。
反过来,我们得出的结论是,现在我们的能量总量已经足够了。
如今,我国解决了能源供应问题之后,还有哪些问题需要关注呢?首先是能源安全。
我们使用的石油有近70%是进口的,大家喜欢使用的天然气有40%是进口的。
除海上运输外,天然气只能通过数量相对有限的天然气管道进口。
近年来,我们对天然气的需求量越来越大,以至于过去一段时间,我们用天然气代替了煤炭和电力,导致很多地方天然气供应短缺。
众所周知,过去几年,世界许多政治、经济、军事冲突实际上都是围绕石油的起源和供应、石油金融、石油美元展开的。
因此,以目前我国石油、天然气近70%、40%以上的进口率,无法满足最基本的能源安全需求。
第二个是生态环境。
现在我们世界的能源供应和中国的能源供应都有一个共同的问题,就是化石能源的比重过大。
尽管中国近年来已成为全球最大的可再生能源国家,但其年风电装机容量为1.8亿千瓦,光伏装机容量为1.7亿千瓦,水电装机容量为3.5亿千瓦,均为世界第一。
世界。
但如果按比例计算,我们的化石能源仍然占85.7%,这意味着真正的可再生能源只占不到15%。
这个数字比全球低一个百分点。
三是能源效率问题。
煤炭发电大家都很熟悉。
它是煤炭在锅炉中燃烧产生能量,带动涡轮旋转,带动发动机发电的过程。
那么有多少能量进入最终电网呢?目前一般发电效率水平在38%至45%之间,没有一个超过50%。
也就是说,49%的燃煤发电是一个比较高的水平,一半以上的能源都被浪费了。
我们现在的GDP水平其实是和世界相比的。
支持单位GDP增长需要多少能源?我们的能源消耗高于世界。
高多少?高出 40%。
因此,这一系列问题向我们能源工作者提出了一个未来的命题:在解决了中国14亿人民经济发展和生活的能源充足问题之后,下一步如何更高质量地发展我们的能源? 。
1。
氢能是能源转型的重要途径。
氢是一种非常清洁的能源,在整个元素周期表中排名第一。
它无色、无味、无毒,可回收清洁使用。
活力。
为什么说是干净呢?当它工作时,它不会像燃烧煤炭、汽油或柴油那样产生二氧化硫、烟灰和氮氧化物。
所以当氢气起作用时,它只产生水,而众所周知,水对人体和人类是完全无害的。
因此,氢气在做功时可以被认为是完全零排放的能源。
第二,它的效率如何?与干木、标准煤、汽油、天然气相比,氢是各类能源中能量密度最高的。
氢气的能量密度是汽油的3.3倍。
次,所以它的效率也是非常高的。
第三,它的碳排放情况如何?当它工作时,它只产生两种氢气和一种氧气。
它不产生任何碳排放。
在这个过程中,是非常清洁、零碳的。
,是零排放。
但我们还要进一步问,氢从哪里来?将氢从其来源中分离出来并不是那么简单。
所以为了区分氢的低碳或者清洁,世界各地的科学家将氢定义为三种:一种叫灰氢,一种叫蓝氢,一种叫绿氢。
所谓灰氢,就是煤制氢、天然气制氢、化工厂取出的氢。
显然,在制备过程中存在排放。
所以这种氢,虽然在工作的时候不产生碳,但是在制备的时候确实会产生碳。
我们将其定义为灰氢。
氢气制备过程中会产生二氧化碳,但我通过技术手段将其处理掉。
它也是零碳的。
我们称之为蓝氢。
如果它来自太阳能、水力发电或风力发电,并且在生产过程中不存在碳,并且整个生命周期都是清洁的,我们称之为绿色氢。
嗯,我们知道,通过不同的来源和不同的工艺,氢气的制备可以是完全清洁的。
大家最关心的第四件事是经济。
我们的客车是大家最熟悉的。
汽车一箱油能跑多远?多少公里?每100公里需要多少油?这是我们普通人开车时最想看到的数据。
氢燃料称为气体消耗。
基本上我们有一个共识,就是以我们现在的电池水平,可以保证5公斤的氢气可以跑公里。
那么5公斤氢气要多少钱呢?我们可以初步估算一下,目前的水平是35元,每公斤35元,5公斤1元左右。
而使用大家熟悉的普通燃油车跑一公里需要多少钱呢?售价1元人民币。
也就是说,如果真正使用氢燃料电池汽车,那么在目前的水平上,从燃料角度来看,将会比汽油便宜一半。
这就是经济。
随着氢燃料电池技术进入中国并迅速发展,一方面我们的批量规模增大,成本下降,另一方面技术进步,比如转换效率,各种制备成本下降。
我们有理由相信氢燃料电池的成本会大幅下降,这是我们对经济效益的预测。
第五是安全。
氢气是一种会爆炸的气体,所以很多人“谈氢变色”,认为氢气安全?现在我们政府把氢气作为危险化学品来管理,那么氢气有这么危险吗?事实上,氢气泄漏比普通汽油更安全。
其扩散系数是汽油的11倍。
这是什么意思?也就是说,如果是在开放空间而不是封闭空间,氢气的比重相当于整个空气的四分之一。
这么轻的东西,一漏水就会跑得很快。
如果上面的空间是开放的,那么氢气会在燃烧或爆炸之前蒸发。
所以,基本上可以说氢气在开放空间中是一种非常安全的气体。
未来氢走进寻常百姓家会是什么样子?我想举个例子。
40年前,我们家刚刚开始使用液化石油气罐。
我们都知道它们非常危险,我们必须小心。
40年后,我们不再使用那个气瓶,家家户户都有天然气管道,但谁还认为它很危险?也许大家已经习惯接受了。
氢也是一个这样的问题。
只要我们人类完全按照规则使用氢气,相信也是非常安全的。
因此,在中国工程院,大家的共识是,氢能是比天然气更安全、更可控的二次能源。
2。
我国发展氢能产业优势明显 1。
我国氢能资源丰富,供应能力强。
中国在制氢方面具有巨大优势。
为什么?我们现在的制氢基本上有这三条路:第一条路是通过化石能源重整制氢,即用石油、天然气、煤炭制氢。
中国煤炭产量占世界煤炭产量的一半。
如果按照远景储量计算,现在地质储量可以用万亿吨来计算,所以我们这方面的资源是充足的。
第二种方法是纯化工业副产品来生产氢气。
什么是工业副产品?大家都知道我们的焦炉、钢铁、化工行业,包括石化行业、一般化工行业,这些行业每天都会产生大量的氢气。
这些氢气最终去了哪里?基本上,我们知道氢在工业中有两种用途。
一是直接排放或扔掉;二是放回炉内再次燃烧。
,烧掉它,基本上有两种方法。
这个氢有多大?我们初步算一下,一年可以生产1万吨氢气。
第三种方法是电解水制氢。
众所周知,我们的电网现在对于很多可再生能源的消纳能力是有一定限制的。
也就是说,很多可再生能源就像风一样。
你无法预测它什么时候来,什么时候走。
就像光一样,有云来了,它就无法发电。
在这种情况下,可再生能源的不可预测性难以控制。
我国每年平均浪费约1亿千瓦时的可再生能源发电。
这是一个非常非常不幸的资源,但是电网在技术上没有办法处理这部分电力,或者说目前的技术无法吸收它。
那么我们应该做什么呢?利用这1亿千瓦时的电力通过电解水来生产氢气。
这1亿千瓦时的电力可以换取200万吨氢气。
那么氢气的成本很便宜吗?因为你的电就白白扔掉了。
所以,有了这三个来源渠道,我们基本可以说,对于中国来说,不是氢不够的问题,而是能不能用好这种相对低成本的氢。
2。
我国氢能应用市场潜力巨大。
奔驰、宝马、丰田、我们上海汽车等国际品牌,以及北汽等众多国内品牌都在生产氢燃料电池汽车。
那么氢气只能用于氢燃料电池吗?事实上,氢气可以应用于很多领域。
对于我们中国来说,有很多很多比乘用车更适合氢能源的市场。
我想这样的例子有很多。
用逆向思维来看待这个问题。
怎么看呢?看看污染在哪里就知道了。
柴油污染最严重的地方,就是我们氢能最好的应用地方。
路上跑的大货车、卡车,那些燃烧重油或者柴油的,我们都知道这些车辆污染比较大,比较适合氢燃料电池,比如矿山、矿山机械、港口机械,比如船舶、飞机。
就连我们的轨道交通现在也大量使用氢气。
除了交通之外,在其他地方,例如在日本,氢燃料电池现在已经被用作每个家庭的备用电源和分布式电源。
这个小型系统用于实现能源的最佳利用。
这称为分布式能源。
所以氢气可以作为分布式能源的一个很好的应用。
另外我们也知道有些场合需要很好的能量储存和再利用,比如我们的煤矿。
为了保证煤矿的安全,大家知道,我们在井下作业时需要双路供电。
什么是双回路?只不过如果其中一根电源突然停掉,出现故障,还有第二根电源可以供电。
为什么?确保地下通风可以排出瓦斯,避免灾害。
因此,未来将会有很多工业和家庭场景可以使用氢。
所以对于我们中国来说,我们是一个工业大国,我们是一个制造业大国,我们是一个人口大国。
未来氢能的利用空间可以说是无限的。
3。
我国氢能产业具有雄厚的基础和综合发展能力。
氢能的利用从氢气的制备开始,包括制备氢气、储存氢气、运输氢气,最后分配和使用氢气。
氢能的各个领域,整个产业链都需要我们自己的支持。
对于我们中国来说,我们的基础产业、实体产业,特别是我们的制造业,正是我们最强的地方。
另一个例子是准备。
我们已经攻克了很多核心技术。
在山东,我们已经有很好的解决方案。
所以像材料一样,大家都知道5公斤的氢气可以跑公里,这是非常好的。
但我告诉你第二个数据,大家都不喜欢。
储存5公斤氢气需要多少个氢气罐?现在世界上最好的氢气罐是70公斤。
你觉得用70公斤的氢气罐装5公斤的氢气划算吗?但没有办法。
它太难储存,太轻,而且逃逸性能太好。
一定要用这个方法来做。
但是不要忘记我们中国的材料工业,特别是新材料,这是我们未来最大希望的工业。
未来能否解决关键问题?比如我们在山东的工业陶瓷就做得很好。
通过我们的研究,碳纤维等很多新材料技术能不能做到50公斤? 30公斤? 20公斤?如果用20公斤的氢气罐加5公斤氢气,就是25公斤。
未来我们可能不会采用加氢站的模式,但是我们可以更换氢气瓶,就像我们老百姓过去更换液化气罐一样。
中国拥有非常好的工业制造基础。
我们相信,我们能够找到一条完全连接整个产业链的正确道路。
有一个小故事。
我和国外知名企业董事长交流的时候,他说中国的未来很可怕。
我说为什么?他说:“我以前解决问题的想法很简单,如果我缺这个工程师,我就带他进来,如果我缺那项技术,我就带他进来。
因为我的公司足够大了。
”而且足够强大,我可以邀请这些人来解决问题,但是在中国就不一样,只要你们政府真的想做这个,你们的做法就和我的不一样,我们缺什么就找什么。
如果缺材料,就找中国材料行业最好的工厂和公司;如果缺电池,就找最好的燃料电池。
中国堆栈研究所。
”创新驱动是我们的制度优势。
这种优势会带来什么样的结果呢?就是说,只要我们中国人民和中国政府共同努力去做一件事,我们就一定能够做好,而且一定能够以比较高的效率、比较快的速度做好。
因此他对中国未来氢能发展寄予厚望。
事实上,在氢能源问题上,我们老百姓越来越期待政府的角色和职能。
今天,广东佛山市副市长徐国同志也在场。
事实上,这些年他一直在努力。
推广氢能,开展氢能产业化。
山东省副省长凌文:请问徐果市长,您在推广氢能的实践中遇到的最大问题是什么? 广东省佛山市副市长徐国:谢谢凌省长。
对于氢能产业这样一个比较先进的产业来说,首先政府要敢于做风险投资人。
其次,它必须成为产品的购买者。
第三,必须成为基础设施领域的先进投资者。
当然,我们也认识到,还存在很多困难。
首先,我们还需要超越技术;其次,还有加氢站的问题。
我国加氢站建设存在一定差距。
行政审批由什么部门负责?可以说,佛山经过几年的大胆探索和借鉴天然气审批模式,在加氢站建设行政审批方面取得了突破。
第三,还是商业模式的问题。
还有很多困难,但我们觉得,在中央和省级政府之间,在氢能产业的一级顶层设计下,这个产业会发展得比较快。
3。
山东氢能产业蓄势待发 山东是工业经济大省。
我们现在正在按照总书记的指示去做。
我们要走在前列,新旧动能转换、点燃。
鸟换笼、凤凰涅槃,需要大发展。
但另一方面,我们存在三个天花板,现在严重制约着山东未来的发展。
哪三件事?一是能源消费特别是煤炭消费总量已经达到上限;二是环境容量和排放量,很多城市也已经达到上限;第三是土地供应,我们已经达到了。
我们知道山东的土地供应面积有点像广东,比较小。
山东是我国最大的工业省份之一。
我们有石化、钢铁、电解铝等41个工业门类齐全,还有大量的工业副产氢。
我们山东现在要抓住机遇,进一步发展基础设施和各方面。
事实上,和我们的高速公路一样,目前全省在建的高速公路有27条。
在建设过程中,如果我们直接布局加氢站,成本其实是很低的。
如果计划得好,将会产生密集的效果。
就这样,我们确实有很多优势。
另一方面,除了汽车之外,我们的沿海港口和山东的港口集群也非常发达。
港口机械、物流装备都是山东做好氢能源的良好基础。
山东还有一个特别好的、几乎是独一无二的优势,就是我们山东有一批骨干企业、大企业,在氢能方面做得非常好。
比如我们潍柴集团在氢能燃料电池业务上就取得了巨大的突破。
山东省副省长凌文: 先生。
董事长 潍柴谭旭光,我想问你一个问题。
你认为我们氢能是潍柴的主业吗?掌握了哪些核心技术?您对发展氢能业务有什么样的信心? 山东重工集团党委书记董事长谭旭光:谢谢凌省长。
经过我们的调查,我们认为不能走从头开始研发的道路,不搞“弯道超车”。
我们的出发点是“变道超车”。
首先,我们用整合的理念引入全球资源;其次,潍柴承担了我国唯一的氢燃料发动机重大项目,目前已实施一年多。
目前已落地潍坊、聊城、济南,并有车辆正在试运营。
我们肩负着车辆的重任,我们对国家做出了承诺。
该车将在山东率先投入使用。
在使用过程中,我遇到了很多问题。
我必须与各县市进行协调。
省政府能否尽快将其纳入全省战略规划,给予我们一些政策倾斜和支持,帮助我们解除一些后顾之忧? 山东省副省长凌文:首先,我作为山东省工业主管副省长,支持潍柴这样的优秀企业,一定要做好这项工作。
按照省委支持潍柴等明星企业的安排,我将提供服务员式服务、保姆式服务。
我会响应公司的燃眉之急,想公司之所想,在依法参政的范围内。
我会尽力支持你,这是我的基本态度。
第二,关于下一步的总体布局,我希望大家提出一个很好的建议。
接下来我会和交通部门进行沟通。
我们下一步的公路建设、道路规划、城市轨道交通、城市建设,我们要布局相应的基础设施,当然这需要省政府通过程序来决策,我积极推动。
第三,我认为氢能在引进初期需要政府格外的关心和爱护。
这也是我们省政府和地方市政府的基本责任。
我想我会尽力与各市政府协调,共同做好工作。
,推动氢能在公开公平的法制环境下进入。
当然,氢能源的未来,我觉得一个长期的场景是,靠它自己的生存能力,靠自己的可持续发展,靠它的品质,你的品质,你的服务来赢得市场。
未来的资源配置将由市场决定,但前期引入是我的职责。
我将协调并努力实现这一目标。
我想这就是我作为副省长的态度。
现在我想简单总结一下今天的报告。
我们还有一些伟大的企业家、一些科学家和我们伟大的政府管理者都在分享他们在这一领域的经验。
作为山东的副省长,我想下一步都会在我的职责范围内,尽我所能推动山东氢能的发展。
比如我们山东现在就有很好的规划。
比如,济南要成为中国的“氢谷”,青岛要成为东方的“氢岛”。
分别在核心技术、设备、测试和一些核心研发方面。
,会进行一些基础性和前沿性的研究开发。
我们还会有一些产业基地,比如燃料电池基地、乘用车基地,客车基地,核心材料装备基地,还有重卡基地。
这些都将构成我们的氢能源布局。
同时,我们还计划在山东省率先在路网和高速公路网上布局我们的加氢站和基础设施。
这些都构成了我们对山东省乃至我国氢能未来非常好的前景。
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