中國出現(xiàn)了氫能“研究熱”
“儲能比如電池主要解決功率不平衡的問題,而氫能是能源戰(zhàn)略問題。美國正在大力投資發(fā)展氫能,戰(zhàn)略愿景是提供用戶可負擔得起的清潔氫,助力凈零碳未來和可持續(xù)、有彈性的經(jīng)濟發(fā)展。美國期望基于氫能技術的進步,逐步提升氫能相關的國際話語權,如清潔氫的定義,最終打造國際能源控制新手段。因而中國需要有清潔能源發(fā)展的戰(zhàn)略眼光,從國家能源安全與能源自主控制的戰(zhàn)略角度看待氫能的發(fā)展,堅定地保持氫能的研發(fā)投入和基礎設施戰(zhàn)略布局,從而在未來的國際低零碳清潔能源市場中占據(jù)一席之地,建立中國的國際能源大國地位。”國家級新型科研單位北京懷柔實驗室智慧能源研究院氫能技術研究所所長鄧占鋒在8月16日開幕的第十九屆中國可再生能源大會氫能分會暨第21屆氫能科學技術和工程大會上重磅發(fā)聲。
中國可再生能源大會每兩年舉辦一次,是可再生能源領域最有影響力的盛會之一。本次大會由北京化工大學校長、中國工程院院士譚天偉主持,共設有氫能分會、光伏分會、生物質能分會、熱利用分會、風能分會、光化學分會、太陽能建筑分會、儲能分會、地熱能分會等17個分會,多名院士出席講話并承擔分會主席。
鑒于該大會的含金量和重要程度,本次大會超過5000多名重要專業(yè)人士參加。相比于傳統(tǒng)可再生能源利用分會寥寥數(shù)十人的注冊參會,氫能分會注冊參會人數(shù)達到兩千人以上,呈現(xiàn)出與光伏分會分庭抗禮,甚至是后來者居上的趨勢。
在國家能源部最近頒布的能源方向國家重點研發(fā)計劃申報指南中的通知顯示,氫能技術和可再生能源技術以及煤炭清潔利用技術并列,作為一個單獨的技術類別申報,這表明國家已經(jīng)充分認可了氫能的能源戰(zhàn)略定位,受到了國家的高度重視和大量的研發(fā)投入,從而指引了科研工作者和企業(yè)研發(fā)人員的研發(fā)方向,氫能研究正成為國內(nèi)越來越熱的研究領域。
本次氫能分會暨第21屆氫能科學和技術大會開幕式,浙江大學中國工程院院士鄭津洋作了“安全可靠經(jīng)濟管道輸氫助力綠氫規(guī)模化運用”的主旨報告,以及國際能源署(International Energy Agency, IEA)氫能機構主席也作了關于氫能的主旨報告,這表明氫能得到了國內(nèi)外最頂層科研力量的廣泛關注。
閉幕式上以“低鉑、高效燃料電池膜電極組件工程化成套制備技術及應用”榮獲2023年國家技術發(fā)明二等獎的武漢理工大學潘牧教授作了發(fā)言,他表明:“燃料電池是氫能大規(guī)模運用的一個抓手,他進行了二十多年的膜電極的研究,如今才獲得這個獎項,這表明了國家和社會越來越認可氫能,氫能將成為未來能源的重要組成,氫能的相關工作將涌現(xiàn)更多的國家級獎項。”
的確,隨著研發(fā)力量的不斷投入,氫能技術應用的關鍵技術難題逐步被攻克,應用效果越來越好,產(chǎn)生的低碳效應和經(jīng)濟效應越來越顯著,與氫能相關的國家獎項將會越來越多。
氫能分會的報告展示了企業(yè)和科研單位研發(fā)人員的研發(fā)方向和獲得的成果,反映了氫能應用發(fā)展的難點和熱點,反映了國家和企業(yè)在氫能發(fā)展各方向投入的戰(zhàn)略布局,具有分析價值。
從報告數(shù)量來看,氫氣儲運相關的報告最多,共有118場。
其中固態(tài)儲氫相關81場,高壓儲運相關22場,液氫儲運相關15場。
其次是與氫氣制取相關的報告,共有78場,其中出現(xiàn)的三個方向非常值得關注,一個是西北化工研究院報告的有機危廢資源化利用制氫技術及創(chuàng)新應用,一個是清華大學報告的垃圾制氫方向,一個是華南理工大學報告的寬電壓范圍內(nèi)二氧化碳還原制液氫方向。這幾個方向展現(xiàn)了“變廢為寶”的創(chuàng)新性思路,體現(xiàn)出極強的創(chuàng)新性和生命力。
然后是與氫氣高效使用相關的報告,其中質子交換膜燃料電池相關29場,固體氧化物燃料電池相關17場,氫能動力相關23場。氫能應用報告的方向主要為:1)質子交換膜燃料電池和氫氣內(nèi)燃機在動力機械方向上的應用;2)固體氧化物燃料電池以及氫氣燃氣輪機與電網(wǎng)的協(xié)調功能。總結來說,主要是高效可靠的動力和電力兩個方面,這充分體現(xiàn)了氫氣的能源屬性。除此之外,氫氣在工業(yè)領域的應用也是非常重要的方向,但是與此相關的報告較少,在分會場十“氫能政策與工業(yè)應用”中統(tǒng)一匯報。
最后是氫安全與標準規(guī)范及檢測認證分會,總共28場報告,這部分的報告非常重要,因為氫能處于發(fā)展初期,安全問題是最大的問題,任何一起較大規(guī)模的事故都會顯著地抑制國內(nèi)發(fā)展氫能的動力。
此外,標準規(guī)范與檢測認證是氫能行業(yè)應用的度量尺,特別是國家相關的標準規(guī)范,一定要迅速完善制定,起到氫能技術的定義、指示和引領作用,從而避免地方政府發(fā)展氫能時由于氫能領域概念定義不清晰不想作為、不敢作為的問題。
國家重點研發(fā)計劃是相關部門綜合現(xiàn)有行業(yè)發(fā)展基礎并充分參考行業(yè)專家對該領域未來重點發(fā)展方向的判斷后制定,是氫能行業(yè)重點發(fā)展領域的風向標。下圖展示了能源局最近頒布的國家重點研發(fā)計劃氫能專項種的相關項目,通過對比可再生能源大會的相關報告,可以得到如下信息:
1)電解水制氫領域仍是研究重點,但是要注意規(guī)避傳統(tǒng)制氫研究的低質重復,注重氫氣的創(chuàng)新性制取,如基于風光等可再生能源制氫的高效制氫系統(tǒng),基于垃圾等有機固廢制氫,變廢為寶;
2)基于中國海水制氫技術的突破,面向海上平臺的氫能相關技術逐步受到重視,因為氫能可能成為國際能源重要組成的戰(zhàn)略背景下,相關技術可為我國成為氫能出口強國奠定戰(zhàn)略支撐,但是在本次大會上報告的相關內(nèi)容較少,應當加強這方面的研究;
3)與可再生能源大會固態(tài)儲氫方向眾多報告的熱鬧景象不同,本次能源部國家重點研發(fā)計劃沒有關于固態(tài)儲氫方向的研發(fā)計劃,這可能由于固態(tài)儲氫充放氫速率及其溫度效應等弊端而成為了高壓儲氫和液氫的備選方案;
4)如果將氫能視為國家能源安全的部分保障,那么其大規(guī)模、長時間的儲存方案必不可少,國家已經(jīng)連續(xù)幾年制定了地質儲氫方向的重大專項,該方向不僅專業(yè)性強且多學科交叉現(xiàn)象突出,難度系數(shù)高,憑借國家重點研發(fā)計劃逐步成長的單位具有很寬的技術護城河;
5)在氫氣利用方面,燃料電池、固體氧化物燃料電池各有重大專項支持,并且還出現(xiàn)了兩個二氧化碳與氫氣結合制甲醇的重大專項支持,從而與國家更早就已經(jīng)著重開展的CCUS(碳捕集利用與封存Carbon Capture Usage and Storage)技術耦合,展現(xiàn)了氫能減排的又一創(chuàng)新性思路,不過相關的報告非常少,研究人員應該加強這方面的研究。
此外,氫氣及其化工產(chǎn)品(如氨等化工品)也具有燃燒釋放能量對外做功的能力,提升其燃燒穩(wěn)定性、安全性和能量轉換效率每年也都獲得了國家重點專項的支持。
總結來說,氫氣的創(chuàng)新性制取、基于液氫和高壓氫的儲運加系統(tǒng)、基于地質的大規(guī)模儲氫系統(tǒng)、燃料電池、固體氧化物燃料電池、氫氣低碳創(chuàng)新工業(yè)化應用、氫及其化工產(chǎn)品的穩(wěn)定燃燒是今年以及今后國家重點專項的重點資助對象。
附表統(tǒng)計了本次參加十二個子氫能分會的參會單位,統(tǒng)計結果表明,目前國內(nèi)的頂尖高校(如清華大學、北京大學以及眾多985大學)和科研院所(如中科院)均已開始氫能方向的研究,而高校和科研院所是培養(yǎng)研究生和博士生的重要平臺,可以預計,兩到三年之后,這批新培養(yǎng)的高級人才將一定程度上解決氫能行業(yè)人才不足的問題,從而解決氫能行業(yè)發(fā)展中的問題并促進氫能行業(yè)的進一步發(fā)展。最后氫能行業(yè)的進一步發(fā)展將為高校和科研院所的相關研究和人才培養(yǎng)奠定良好的產(chǎn)業(yè)基礎,雙方互為增益,形成正向發(fā)展的良性循環(huán)。
眾人拾柴火焰高,在氫能戰(zhàn)略的國家頂層設計下,可以預見,氫能的“研究熱”一定將帶來氫能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
原文標題 : 中國出現(xiàn)了氫能“研究熱”
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