氢能大规模应用为时不远

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BP最新年度动力统计陈述显现，2021年，全世界直接运用化石燃料而排放的二氧化碳到达340亿吨，假如算上走漏的甲烷和其它温室效应气体，总排放适当于390亿吨二氧化碳。按照现在的节奏，别说实现控温1.5°C的方针，2°C的方针都或许失败，借用BP首席经济学家Spencer Dale先生的话说便是，世界依然走在不行继续的道路上。

怎么改弦易辙才能够走向可继续发展呢?尽快减排，尽最大量减排是仅有的挑选。温室气体越早减越好，因为其累积效应巨大。笔者认为，绿色动力大规划替代化石动力的时代现已到来。减排不仅是可行的，更是经济的。在这个巨大的潮流和商机面前，任何怀疑和犹豫都会成为前史性的惋惜。

毫无疑问，绿色电力，也便是可再生的光伏太阳能和风能将是减排的主力军，但在光伏和风能装机飞速增长的情况下，怎么能确保不再有弃光弃风的事情?怎么处理因为光伏和风能资源散布与负荷中心错位的问题，是长间隔高压输电仍是用天然气管网来输氢，哪个更合算?

别的，在终端动力消费电气化率受限的情况下(假定最高到达80%)，怎么在剩下的动力消费范畴实现减排?还有，储能在动力转型中有着难以替代的效果，可是假如在规划上要进步几个量级，锂电池怕是难当大任，这还没有考量在出产进程中对环境影响的评估。此外，那些重要可是现在难以减排的范畴比方钢铁航运等等怎么办?处理这些问题，氢能简直成了绝无仅有的挑选。

可是氢能真的靠谱吗?

绿氢出产本钱稳步下降

氢能能够简单分为灰氢(化石动力制氢)、蓝氢(化石动力制氢+碳捕捉与封存技能)、绿氢(可再生动力零碳排制氢)三种，可继续发展需要的是绿氢，绿氢的本钱首要取决于绿电和电解槽。

意大利天然气管网公司(SNAM)原CEO马可·阿尔维拉先生在《氢能革命》一书中，关于绿电本钱，电解槽本钱和绿氢的本钱有一个很好的总结，我借用如下：

能够看出，在曩昔10年间，绿电本钱下降到了本来的十分之一。而在未来10年中，电解槽设备规划将增加十几倍到上百倍，而电解槽的资本开销(也便是一次性购买本钱)将下降到今日的1/4，这样绿氢的出产本钱将下降到2021年的1/3左右，到达$2/KG,按规范热值天然气测算，美元人民币汇率按1:6.8计算，2025年绿氢本钱适当于每立方天然气人民币3.7元，2030年适当于每立方天然气2.80元人民币。与当下天然气的商场销售价格适当。

我认为，关于电解槽设备的资本开销测算有些保守，在我国制作的实力基础上，假如既有订单再有补助，电解槽设备本钱下降会比较快。

别的，许多人忧虑，绿氢出产耗水太多，这其实不用太忧虑。每吨绿氢出产需要消耗淡水大约9吨左右。这样，我国十四五氢能规划中2025年产10万吨绿氢(适当于3.6亿方天然气)出产将耗水90万吨，折合每方天然气耗水2.5公斤。欧盟在RePower EU方案里提出到2030年实现1500万吨的氢能年产值，总共年耗水1.35亿吨水，这可是适当于550亿方天然气的巨量动力。别的，绿氢运用结束生成物也是水，也根本实现了循环经济。

氢能可借力天然气管网

说完制作咱们再来看看运送。假如是掺混到天然气管道，那么简单说运送本钱和今日槽罐车比较就变得十分有竞争力。能否掺混到天然气管道?一般来说，因为氢分子很小，它或许穿透管道的钢质材料，从而引起所谓氢脆的问题。这其实是和管道的材质有许多关系，假如是软钢，并且管壁较厚，那么产生氢脆的或许性很低并且会很慢。

SNAM公司在意大利现已完结的试验标明，意大利95%以上的天然气管道都能够掺混氢气，70%以上的天然气管道乃至能够运送100%的纯氢。假如管道因为材质的原因不能掺混，那就要看详细情况进行升级。这无疑会产生较大的本钱，可是管道自身也是有寿命的，也需要不断更新。事实上，假如是新建管道，现在的材质更多都是PVC塑料材质，不仅耐用结实，输氢彻底没有问题。

在管道更新方面，英国领跑全球，正在更新其大部分天然气管道。欧盟也有由23家动力运送公司发起的氢能骨架方案，估计到2040年，欧洲将有4万公里的输氢管道。

氢能的首要奇特之处还在于它能够经过天然气管网设施(运送存储甲烷分子)，经过氢能燃料电池与电网(电子活动)耦合互补，实现跨区域，跨时节的调节效果。这时候，就会面临到底是经过高压电网长间隔输电，仍是经过天然气管网运送氢能?我认为看电网或许管网哪个更有效即可。假如是已有电网且容量有余，就能够考虑输电;假如没有充裕电网，可是有天然气管网，那就考虑管网输氢。假如都没有，必须新建基础设施，需要从间隔、已有配套设施、负荷中心详细需求等方面做完备详细的剖析，没有仅有的答案。

无论怎么，绿电和氢能，经过电网和天然气管网，将成为真实的动力双雄。

运送问题处理后，便是储氢的问题了。其实天然气管道自身便是体积巨大的储氢场所，因为加压就能够增加管道里的存量。而更让人欣喜的是，能够将氢贮藏于地下盐穴储气库。盐穴壁细密结实，能够接受20兆帕以上的压力，体积在几万到上百万立方米，是储氢的理想场所。雪佛龙公司在美国德克萨斯利用盐穴储氢有几十年的前史，英国有三处盐穴储气库都用来储氢。

盐穴之外，废弃天然气田尽管在必定的条件下能够贮存天然气，可是否也能用来贮存氢气，需要仔细研究做可行性剖析。比较棘手的问题是，氢分子十分活泼，有或许和其间的微生物，硫或许岩石中的矿物质产生化学反响。可是总体来说，地下储气库的贮藏本钱在$10/MWH,和制作运送本钱比较仍是很小的。

处理了制作运送贮藏的问题，许多人依然忧虑氢是否能够替代其他动力，我对此十分达观。在许多工业范畴尤其是难减排职业，还真是非氢能莫属。

氢进万家早已有之

在天然气发电范畴，大型燃气轮机发电，据西门子最近的陈述，能够掺混75%的氢。国内也现已有类似的试验，2022年6月，国家电投部属的北京重燃现已启动了燃气轮机掺氢30%的试验。燃气小锅炉改为烧氢气或许氢气天然气的混合气体也都是能做到的。

在家居端，其实咱们运用氢也早有前史。在天然气还没有大规划进入城市之前，咱们家里用的都是人工煤气，其首要成分是氢气和一氧化碳。现在假如改成氢能和天然气，那是没有大问题的。

在和群众生活密切相关的交通范畴，氢能燃料电池驱动的车辆是否有竞争力?咱们必须仔细剖析归纳能效。内燃机车辆总能效均匀只有20%，而电动车(乘用车)均匀能效能够到达80%，燃料电池驱动的车辆均匀能效大约是36%，难以与电动车竞争。这也正是现在特斯拉和众多电动车能够光辉的原因。

可是，假如是大马力的货车，特别是重货车，或许物流车，这时电池的自重就成了重大问题，因为很大一部分电能要用来承担车的自重，里程必定受到限制。氢燃料电池，具有一个显著特点，便是单位质量的能量(注意不是单位体积)是最大的——每公斤氢适当于40度电，是相同质量汽油的3倍，是相同质量锂电池的100多倍，缺点是体积较大。那么在统筹电池体积和质量(也便是总能量)的前提下，在体积相对较大的车辆上——货车，特别是重卡，物流车上，氢燃料电池就会显现较强的竞争力。商场现已开端证明这一点，我国的路面上现已跑着将近1万辆氢燃料电池物流车。

越是难减排的职业，氢能越有用

一些现有的职业是人类文明存在的基础，但又是难以减排的，对此氢能有或许发挥共同效果。比方钢铁工业，高炉现在首要是用焦炭作为首要燃料，铁粉Fe2O3和一氧化碳CO产生氧化反响来出产生铁，温度高达2000度，要排放巨量的二氧化碳。可是假如是用氢做燃料，氢是复原剂，铁粉Fe2O3和氢H2产生复原反响，温度只需到800-1200度，就能够出产出铁(DRI技能)。别的，废钢能够在电弧炉中重新锻造而得到循环运用，这其间的减碳效应也是十分可观的。

在航运上，绿氢既能够经过转化为绿氨直接运用，并且氢燃料电池还能够作为岸电体系给船舶充电。这能大大缓解现在航运运用重燃料油而带来的严重污染。

飞翔是当代文明的重要标志。因为氢能燃料电池体积较大的原因，它能够为短途飞翔提供动力，可是长途飞翔现在还没有看到可靠的方案。可是生物航油或许能够另辟蹊径处理这个问题。

航天就更清楚了，液氢一直是火箭升空的动力之一。假如2050年到火星旅行不再是探险科考，而是人类看宇宙的一个选项，氢能必定是少不了的。

在塑料，水泥范畴，尽管还没有成熟的技能马上大规划减排，但运用氢作为燃料和质料的技能有许多现已在试验室里。水泥的制作方法或许会产生革命性的改变，变成用二氧化碳作为质料的负碳职业。

氢能将是地缘政治新的稳定器

氢能不光是人类处理气候改变危机的重要手段，也是许多国家的发展经济的重要动力。沙特今日出口石油天然气，明日就能够出口绿氢;北非今日经过穿越地中海的管道向欧洲运送天然气，明日则能够运送绿氢;澳大利亚今日出口天然气，明日也能够出口绿氢。氢能还将是全球地缘政治新平衡的重要媒介。

在欧盟激进的动力转型方案中，氢能扮演重大角色，RePower EU方案里设定的方针是：到2030年自产500万吨，进口1000万吨氢能。美国对氢能的政策支撑力度更是前所未有。在2021年11月经过的两党基础设施法案(Bipartisan Infrastructure Law)给予氢能演示项目95亿美元预算的基础上，2022年8月出台的通胀消减法案(Inflation Reduction Act)大幅进步了开销力度：按全生命周期计算，假如每公斤氢的CO2排放低于0.45公斤，并且契合劳工条款，那么每公斤氢能够享受3美元的税收补助，这会极大促进绿氢的出产和运用。绿氢的规划出产，会刺激电解槽设备容量提升本钱下降，也会产生对光伏板的新需求。

光伏板不用说，首要要靠我国出产，我认为GW等级的电解槽也会出自我国，氢能，将写出全球合作的新篇章，成为全球化的新标志。当然这会是艰难的进程，充溢波动和挑战。

有意思的是，在我国，地方政府和企业发展氢能的力度比中央政府更大。全国十四五动力规划是到2025年绿氢产值10万吨到20万吨，2030年没有详细的产值方针。但把各省市的规划方针加总，现已远远超过了中央政府的规划。

放眼全球，氢能全产业链技能日益进步的成熟度，出产地域的开阔性，运用的便利性和广泛性，减排的急迫性，多国政策前所未有的扶持力度，使得氢能的大规划运用不再是天方夜谭，而是能够接触的现实。或许，咱们在2030年或许2040年回眸今日，必定会庆幸最初挑选了氢能，才得以化解让地球洪水滔天的气候危机。