2023年世界氫能技術(shù)大會(huì),中國電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高做了題為《綠色氫能研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展及技術(shù)展望》的演講,就綠氫制備技術(shù)、氫能大系統(tǒng)集成、氫儲(chǔ)能等諸多話題分享了團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品和研發(fā)進(jìn)展。以下為演講摘錄。
堿性電解技術(shù)具備長期競爭力,是中國電解槽的發(fā)展趨勢和優(yōu)勢產(chǎn)品
綠氫制備,我認(rèn)為或許是比燃料電池更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。因?yàn)槿剂想姵刈鳛榘l(fā)電裝置,還有其他多元化的氫發(fā)電裝置,但是通過電解水來做綠氫制備,目前看來,還是唯一的途徑。
(資料圖)
目前看,電解水有三種技術(shù)路線——固體氧化物,國內(nèi)的水平還需要發(fā)展一些時(shí)間,我想真正的規(guī)?;赡芤?030年前后。質(zhì)子交換膜,目前成本偏高,壽命還是個(gè)問題,且需要各種貴金屬?,F(xiàn)在,歐洲市場已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子交換膜電解水在壽命上有問題,但它國內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很短,所以這一問題,國內(nèi)還沒發(fā)現(xiàn)。目前,中國的優(yōu)勢還是在堿性電解——它是性價(jià)比最高、在國際上具有優(yōu)勢的電解水裝備,是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長壽命、低成本制氫的主流技術(shù)。當(dāng)然,堿性電解水有很多缺點(diǎn),我們認(rèn)為,它還有很大的優(yōu)化潛力和挖潛的空間。堿性電解槽不是過渡產(chǎn)品,是個(gè)長期具有競爭力的一個(gè)產(chǎn)品,應(yīng)該成為中國電解槽的發(fā)展趨勢和優(yōu)勢產(chǎn)品。
中國堿性電解水設(shè)備性能優(yōu)化的潛力和生產(chǎn)方式的革新還有很大空間
我們推出了堿性電解產(chǎn)品“氫舟?”,具備三大優(yōu)勢:安全、高效、智能。我們改變了中國圓形電解片的傳統(tǒng)格局,使流場更均勻,效率更高。我們大量使用數(shù)字化技術(shù),可以遠(yuǎn)程更新程序,更智能。這都是我們認(rèn)為行業(yè)發(fā)展需要注重的技術(shù)。同時(shí),現(xiàn)在的電解槽一旦出現(xiàn)問題,需要拉回廠家進(jìn)行修理和保養(yǎng),從工業(yè)的角度這是不合適的。而我們的堿性電解產(chǎn)品在運(yùn)行了5000小時(shí)后,在現(xiàn)場12小時(shí)內(nèi)完成了單片的直接更換。這是目前傳統(tǒng)電解槽做不到的。
此外,在部分負(fù)荷的效率即最高效率上,氫舟?可以做到3.98kWh/Nm?,即每立方米氫氣4度電。這已經(jīng)達(dá)到80%以上的效率,非常高了。
總結(jié)而言,氫能與風(fēng)光電伏結(jié)合正在成為新趨勢,電解水制氫裝備產(chǎn)業(yè)化給氫能領(lǐng)域帶來活力,中國堿性電解水設(shè)備的性價(jià)比全球領(lǐng)先,但性能優(yōu)化的潛力和生產(chǎn)方式的革新還有很大空間。
綠電制氫大系統(tǒng)需要克服一系列關(guān)鍵技術(shù)問題
此外,還有制氫大系統(tǒng)的集成技術(shù)和關(guān)鍵工程問題。這關(guān)聯(lián)到一系列問題,比如安全問題,又如控制問題。跟蹤波動(dòng)性的風(fēng)光,可以通過改變電解槽開和停的規(guī)律來解決。要做到這些,需要克服無數(shù)難關(guān)——比如說綠電波動(dòng)性導(dǎo)致的制氫安全問題,氧中氫達(dá)到一定濃度后,很可能會(huì)帶來安全問題。所以我們現(xiàn)在建設(shè)了仿真平臺(tái),來模擬場景,解決問題。在氫安全方面,我們制造了裝置來檢測氫氣的泄漏,在北京冬奧會(huì)期間保障氫能的運(yùn)轉(zhuǎn)安全,包括保障冬奧會(huì)的火炬安全等。安全監(jiān)控、大數(shù)據(jù)、安全預(yù)警等,也都需要進(jìn)一步加強(qiáng)。
以綠氫制備的商業(yè)價(jià)值為源頭推動(dòng),以多元化、大規(guī)模商業(yè)示范應(yīng)用為龍頭拉動(dòng),帶動(dòng)綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
氫能產(chǎn)業(yè)面臨一系列挑戰(zhàn),首先就是產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)多元化的技術(shù)選擇。氫能是個(gè)很長的技術(shù)鏈條,每個(gè)環(huán)節(jié)都有多種選擇。找不到主流技術(shù),怎么辦?我們認(rèn)為,不存在統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。因事制宜、因地制宜,國情決定路線,場景定義產(chǎn)品。
國情決定路線,如何理解?比如說日本自身沒有氫氣,需要從外部輸送,他就需要大量制造氨。而我們有氫氣,就沒有必要換成氨。再比如,歐洲和日本的電力都很貴,而中國的電力相對(duì)低廉。所以日本的燃料電池甚至可以用于家用,而中國去推廣這一路線就很難了。所以,國情決定路線,場景定義產(chǎn)品,沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。
其次,氫的核心問題,是成本。成本高就沒有競爭力,就推不開。降低成本需要精心的籌劃。比如說,分布式發(fā)電可以用燃料電池,集中式就不能用燃料電池,還得用鍋爐的摻燒。這就是多元化的發(fā)電技術(shù)路線。小規(guī)模、小功率、兆瓦級(jí)用燃料電池可以的,但也有氫燃?xì)廨啓C(jī),也有摻氫鍋爐。中國正在大規(guī)模搞煤電的靈活性改造,面臨的問題是部分負(fù)荷下不去,因?yàn)槊旱娜紵€(wěn)定性不好。如果摻氫進(jìn)去,用氫極佳的燃燒特性,就可以把負(fù)荷拓寬,同時(shí)降低碳排放。煤電廠是不會(huì)消失的,并不是要把火電廠去掉,它將來是要作為調(diào)節(jié)電廠而存在,關(guān)鍵是燃料要逐步替代。
展望未來,氫能產(chǎn)業(yè)鏈要以綠氫制備的商業(yè)價(jià)值為源頭推動(dòng),以多元化、大規(guī)模商業(yè)示范應(yīng)用為龍頭拉動(dòng),帶動(dòng)綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
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