可再生能源制氫展望

隨著全球能源結構的變化，可再生能源替代傳統化石能源是能源發(fā)展的必然趨勢，習近平總書記在2020年9月22日召開的聯合國大會上講到：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現碳中和。”，總書記的講話無疑對中國未來能源發(fā)展之路指明了方向，也為中國可再生能源的發(fā)展打了一只“強心劑”。

可再生能源在我國發(fā)展已歷經多年，我國可再生能源資源豐富，但多數都集中在西北、東北等經濟發(fā)展程度較低的地區(qū)，當地很難將大量可再生能源發(fā)出的電能進行本地消納，棄風棄光現象嚴重，為了最大程度提高可再生能源的利用率，我國積極探索氫能的開發(fā)利用。

氫能源的應用和發(fā)展現狀

01氫在工業(yè)上的應用

氫能具有熱值高、能量密度大、可儲存、可再生、零污染等優(yōu)勢。氫氣在工業(yè)中用途廣泛，可利用氫氣從金屬氧化合物中奪取氧元素，在冶金工業(yè)冶煉金屬。例如，金屬鎢、鉬等在民用工業(yè)和軍事工業(yè)上都應用廣泛，且具有重要地位，其冶煉就是利用氫氣煉制出來的。

用氫氣冶煉金屬鎢的化學方程式如下：

3H2+ WO3=加熱△=3H2O + W

類似的道理，光伏發(fā)電組件中的半導體材料——高純硅，就是通過氫氣來制造獲得的。

氫氣也是重要的化工原料?？梢杂脷錃鈦碇圃彀?NH3)，并制造化肥。也可以用氫氣制造鹽酸，把液態(tài)植物油制成人造黃油等。

02氫燃料電池的發(fā)展

2013年至2019年底，全球氫燃料電池汽車共計銷售19500輛，2019年全球氫燃料電池汽車保有量為10409輛;截至2019年底，中國氫燃料汽車共計生產7000余輛，2020年銷售約1300輛，主要以公交車、物流車為主。到2019年底，全球已建成458座加氫站，在建和擬建255座加氫站;其中，中國已建成88座加氫站，占全球已建成加氫站的19.2%;在建和擬建149座，占全球在建和擬建加氫站的58.4%，數量居世界第一，發(fā)展速度迅猛。

從我國在建和擬建的加氫站數量可以看出，我國氫燃料能源的發(fā)展速度非常迅猛，主要原因：一是國家政策的大力推動，二是氫能做為一種零污染清潔高效的能源，符合我國和全球能源與環(huán)境發(fā)展的要求，三是發(fā)展可再生能源制氫，可解決我國大量可再生能源因接入難而產生的棄風棄光現象。

02我國氫能開發(fā)的政策環(huán)境

我國正加快氫能開發(fā)的速度，國家氫能標準委會發(fā)布的《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書》中提到，到2030年我國將建成加氫站1000座，氫燃料電池車達到100萬輛。

目前，我國近30多個省市出臺了氫能發(fā)展規(guī)劃，如：《山東省氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2030年)》， 《成都市氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2023年)》，《廣州市氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2030年)》、《佛山市南海區(qū)氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2035年)》等，未來中國將圍繞氫能產業(yè)，構建成更加完備的制氫、輸氫、用氫的產業(yè)鏈，將產生更多的“氫能城市”，對解決我國可再生能源的棄風棄光問題發(fā)揮重要作用。

03可再生能源制氫存在的問題

目前，制氫的主要方法有石化燃料制氫、電解水制氫和化工副產氫，此外，生物質制氫、核能制氫和光催化制氫正在研究階段，暫不具備工業(yè)化應用水平。從制氫的主要手段來看，可再生能源制氫只能選擇電解水制氫，化石燃料制氫和化工副產氫都是有碳排放的。

比較成熟的電解水制氫主要有兩種：

一是堿性水電解制氫，二是純水電解制氫。堿性電解水制氫技術相對比較成熟，可以大規(guī)模應用，工藝比較簡單，成本較低。純水電解制氫比堿性制氫有更高的電流密度，結構更緊湊，更加安全可靠，更適用于小規(guī)模的制氫場合。

可再生能源發(fā)電具有不確定性，其特點是間歇性、波動性和隨機性，很難為負載提供一個持續(xù)穩(wěn)定的電力供應。可再生能源制氫主要需解決幾方面的問題：

一是根據可再生能源發(fā)電的特點，整個制氫系統需要有一個比較寬的功率調整范圍;

二是從電力上來講，需要將電力系統的波動降到最小，以適應制氫系統的需要;

三是制氫設備需要能夠適應寬功率波動的高效低成本的制氫系統，才能有可能實現大規(guī)模的制氫。

04結語

通過對氫能的利用和現狀分析，可以看出氫能有著十分廣闊的市場前景，目前我國擁有良好的氫能產業(yè)政策環(huán)境，各大能源企業(yè)都紛紛布局氫能產業(yè)，希望在氫能領域有所斬獲，開拓新的能源發(fā)展之路。