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中国氯碱行业氢能利用现状及趋势分析

摘要：氢气作为一种能源，早在200多年前为第一台内燃机提供动力，逐步成为现代能源不可或缺的一部分。氢气重量轻，可储存，能量密度高，应用过程中不会产生污染物或温室气体。在“双碳”政策的加持下，氢能的发展成为实现“双碳”目标的重要环节，氢能作为一种清洁能源受到了广泛关注。目前主流的制氢手段是化石燃料制氢，全球氢耗量99％以上是通过化石燃料制取的，炼油过程中耗氢量较大，制氢技术CO2排放量显著，CO2纯度较高。目前占主导地位的两种制氢工艺分别为轻烃水蒸气转化制氢和煤、重油部分蒸汽转化制氢，这两者也是制氢成本最低、最成熟的技术，但其CO2排放量约占全球总排放量的2.2％。

关键词：氯碱行业；氢能利用现状；趋势

引言

目前氯碱行业氢能发展还处于初步阶段，氯碱企业有布局加氢站、氢气发电和氢燃料电池汽车供氢等，但多元化应用场景仍未打开，需要协会、企业和社会其他氢能相关企业共同努力，产业链上下游紧密合作，合理利用氢资源。加速氯碱行业氢能发展，探索出氯碱行业氢能理想发展模式，以氢能开发和利用为载体，助力氯碱行业实现节能降碳和绿色低碳发展。

1能源结构特点

能源发展,逐渐衍生出煤炭、石油、天然气,到今天的风能、电力、光伏、氢能等,逐步实现净化,这也是未来能源发展的方向。清洁能源包括可再生能源和不可再生能源,不可再生能源包括清洁煤、清洁石油等,可再生能源包括氢、光伏、地热能等,其中氢被认为是最清洁的能源。氢气作为燃料的燃烧,与传统的化石燃料不同,氢气和氧气通过燃烧产生的热量,通过燃料电池转化为电能,而氢气转化为电能和热能,只产生水,没有温室气体和细尘,水可以转化为氢气,因此氢被认为是未来的终极能源,可以真正实现零污染,零排放,可再生能源。中国能源发展面临着对国外能源的高度依赖,环境污染严重,温室效应加剧“三大山”,能源资源普遍“煤炭多,石油少,天然气短缺”的结构特征,大量石油和天然气进口对能源的依赖性很高;煤炭能源结构给环境带来巨大压力,使中国的CO2、SO2、NOx等排放量居世界领先地位。作为一种可再生、清洁的能源,氢将成为我国绿色能源转型的重要组成部分,有效缓解我国能源结构问题。

2国家政策要求

氢能具有许多优点,目前备受世界瞩目,被认为是21世纪最具潜力的能源,近年来在世界范围内取得了良好的发展。中国在“双碳”目标下,经济转型和能源转型势在必行,氢能发展成为热点,引起各级政府、相关企业的高度重视。国家发改委和国家能源局于2022年联合发布了《氢工业中长期发展规划(2021-2035)》,将中国氢工业发展置于最高水平,为中国氢工业健康可持续发展提供了重要方向。

3氢能产业各地区布局状况

在中央政策的引导下，各省市纷纷布局氢能产业。东部地区主要研发燃料电池车，西部具备丰富的“风光资源”，负责研发燃料电池堆以及可再生能源制氢，南部地区发力氢网络规划和大规模生产燃料电池车，北部地区负责燃料电池车零部件和燃料电池堆的研发，中部地区则主要为客车大规模示范区。中国氢能联盟预计，东西南北中五大区域氢能产业的发展壮大，将对我国氢气需求量起到有效拉升作用，从而减少二氧化碳排放量，实现低碳经济。据估计，到2050年，我国氢能产业链总产值将达12万亿元，氢能在能源体系中占比将达10%，总体可减少二氧化碳排放量7亿吨。

4储运对氢能发展至关重要

氢的储存和运输技术可分为物理储氢和化学氢的运输两大类。前者包括高压气体、低温液化、管线、物理吸附等。后者包括无机储氢材料和有机储氢材料,无机储氢材料包括金属氢化物,复合氢,复合氢和化学氢;有机储氢材料包括循环、氮杂环、液态氨、甲酸和甲醇[1]。氢气的物理输送是氢气储存和输送的一种简单形式,将氢气混合到现有的气体管道中或使用专用氢气管道或使用压力容器输送氢气是目前最现实的氢气储存和输送技术。由于氢气的能量密度低,运输距离有限,对其他形式的氢气运输的需求将不可避免地增加。与所有其他气体一样,氢气也可以在低温下液化为冷液体。此外,化学储存形式,如转化为氨或使用液体有机氢载体(LOHC),代表了其他具有高潜力的氢储存和氢物流技术。制约氢气储运业发展的主要因素之一是氢气的储运成本,随着运输距离的增加,成本不可避免地增加。高压氢气输送是一种更昂贵的运输方式,而通过大容量管道长距离输送氢气是一种更具成本效益的运输方式。我国氢工业尚处于发展初期,对大型长输氢的需求不大,常用的是气态高压储氢和流管输送。

5氢储能是新型储能的主要形式和重要载体

储能作为电力能源系统重要的调节资源,具有调峰、调频、调压、系统备用和黑启动等多种功能,不仅能够促进新能源的利用,还能保障电力电量实时平衡。新型储能是促进新能源规模开发利用、构建新型电力系统、助力实现碳中和目标的关键技术。我国新型能源结构正在由化石能源为主转变为新能源为主