隨著全球能源結(jié)構(gòu)的變化，可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源是能源發(fā)展的必然趨勢(shì)，習(xí)近平總書記在2020年9月22日召開的聯(lián)合國(guó)大會(huì)上講到：“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！保倳浀闹v話無疑對(duì)中國(guó)未來能源發(fā)展之路指明了方向，也為中國(guó)可再生能源的發(fā)展打了一只“強(qiáng)心劑”。
可再生能源在我國(guó)發(fā)展已歷經(jīng)多年，我國(guó)可再生能源資源豐富，但多數(shù)都集中在西北、東北等經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較低的地區(qū)，當(dāng)?shù)睾茈y將大量可再生能源發(fā)出的電能進(jìn)行本地消納，棄風(fēng)棄光現(xiàn)象嚴(yán)重，為了最大程度提高可再生能源的利用率，我國(guó)積極探索氫能的開發(fā)利用。
氫能源的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀
01氫在工業(yè)上的應(yīng)用
氫能具有熱值高、能量密度大、可儲(chǔ)存、可再生、零污染等優(yōu)勢(shì)。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(yīng)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(xué)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(dǎo)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(jì)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(guó)氫燃料汽車共計(jì)生產(chǎn)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(guó)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(shù)量居世界第一，發(fā)展速度迅猛。
從我國(guó)在建和擬建的加氫站數(shù)量可以看出，我國(guó)氫燃料能源的發(fā)展速度非常迅猛，主要原因：一是國(guó)家政策的大力推動(dòng)，二是氫能做為一種零污染清潔高效的能源，符合我國(guó)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(guó)大量可再生能源因接入難而產(chǎn)生的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。
02我國(guó)氫能開發(fā)的政策環(huán)境
我國(guó)正加快氫能開發(fā)的速度，國(guó)家氫能標(biāo)準(zhǔn)委會(huì)發(fā)布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》中提到，到2030年我國(guó)將建成加氫站1000座，氫燃料電池車達(dá)到100萬輛。
目前，我國(guó)近30多個(gè)省市出臺(tái)了氫能發(fā)展規(guī)劃，如：《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2020-2030年）》， 《成都市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2019-2023年）》，《廣州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2019-2030年）》、《佛山市南海區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020-2035年）》等，未來中國(guó)將圍繞氫能產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建成更加完備的制氫、輸氫、用氫的產(chǎn)業(yè)鏈，將產(chǎn)生更多的“氫能城市”，對(duì)解決我國(guó)可再生能源的棄風(fēng)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(chǎn)氫，此外，生物質(zhì)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(yīng)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(chǎn)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(shù)相對(duì)比較成熟，可以大規(guī)模應(yīng)用，工藝比較簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)更緊湊，更加安全可靠，更適用于小規(guī)模的制氫場(chǎng)合。
可再生能源發(fā)電具有不確定性，其特點(diǎn)是間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性，很難為負(fù)載提供一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)。可再生能源制氫主要需解決幾方面的問題：
一是根據(jù)可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)，整個(gè)制氫系統(tǒng)需要有一個(gè)比較寬的功率調(diào)整范圍；
二是從電力上來講，需要將電力系統(tǒng)的波動(dòng)降到最小，以適應(yīng)制氫系統(tǒng)的需要；
三是制氫設(shè)備需要能夠適應(yīng)寬功率波動(dòng)的高效低成本的制氫系統(tǒng)，才能有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制氫。
04結(jié)語
通過對(duì)氫能的利用和現(xiàn)狀分析，可以看出氫能有著十分廣闊的市場(chǎng)前景，目前我國(guó)擁有良好的氫能產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境，各大能源企業(yè)都紛紛布局氫能產(chǎn)業(yè)，希望在氫能領(lǐng)域有所斬獲，開拓新的能源發(fā)展之路。
評(píng)論