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      氢能源燃料电池
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      势银(TrendBank)朱绍林:双碳背景下氢能燃料电池产业发展趋势

      2022-01-12

      2021宁波绿色经济产业投资论坛暨节能环保项目投融资路演于11月3日顺利举行,由宁波市鄞州区地方金融监管局联合主办。这次活动是2021年第三届“世界银利”会议的特别活动之一。

      会上:势银(TrendBank)氢电研究院副总进行发表了《双碳背景下氢能燃料动力电池技术产业经济发展变化趋势》的主题教育演讲。

      以下为演讲实录:

      谢谢您的邀请,今天我想与大家分享我们在氢能燃料行业的研究工作。我公司是专业从事行业研究的顾问,涉及的行业主要在两个方面。个是新能源,第二种是半导体材料。我主要负责新能源部门。今天是一份关于氢能源和燃料电池行业发展趋势的报告。

      基于本次会议的主题,我们对碳中和进行了研究,整个碳中和技术体系也分布在三个领域:一是建筑能源,二是工业能源,三是交通能源。 我们的氢和燃料电池在这三个领域都有一些存在。

      我们对国内碳排放进行了详细的分析,包括电力行业深度脱碳、应用端清洁电气化、终端设备节能高效提升、碳排放端深度绿化等,涉及到很多产业链。

      先介绍一下氢燃料电池行业的发展逻辑。氢能有独特的优势。氢能零碳,甚至是负碳能。二是效率高。氢能的热值约为传统汽油、柴油的3倍,燃料电池作为发电装置的效率可达60%甚至80%。第三,能源互联介质是热、电、气之间转换的介质。在可预见的未来,氢能是实现跨能优化的必由之路;第四,氢能可以作为氢能储能的发展方向。目前,包括储能领域的企业和投资者在内的许多行业都对氢能感兴趣。

      氢能除了需要具备清洁能源的作用,也是中国绿色建筑工业原料。氢能的制备目前我国主要可以通过天然气、煤炭、石油或者是其它的副产氢的生产。除了能源上,也是一种工业设计使用不同材料,是一个具有较大的应用研究领域。前面也提到了没有任何产业链不断发展学生都要符合社会底层逻辑,氢能和燃料电池这个教育行业市场目前我们来说就是属于自己比较新兴文化产业,现在政策是整个信息产业主导的因素影响之一。全球范围内日本和韩国已经将氢能和燃料电池作为实现国家未来发展问题策略之一,日本和韩国分别在2017年和2019年布相关数据战略,欧盟比较早,2008年就出台燃料电池与氢联合行动计划建设项目,2019年整个欧洲发布了氢能的路线图,整个欧盟地区超过了22个国家和民族地区发布了关于氢能战略的政策。

      中国在氢和燃料电池领域从2000年到现在,根据我们的统计,有80多个政策或监管文件,从2020年到今天,国内对氢燃料电池的政策也非常多,特别是在去年9月,五部委发布了燃料电池应用通知,基本着陆,北三个地区作为城市领导整个燃料电池应用项目。

      氢能的整个产业链很长很宽。 从应用端看,除发电、发电和工业应用外,还有其他应用方向,发电应用主要是备用电源。 包括节能建筑的应用、分布式发电市场;电力应用是在运输领域,或道路车辆、非道路车辆、港口车辆,以及船舶、无人机等,包括化学工业在内的工业应用目前是非常广泛的氢应用。 在系统端,作为发电系统燃料电池系统目前有五条主要技术路线,分别为碱性燃料电池、磷酸盐型燃料电池和熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池。

      在世界上,固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池的发展相对成熟,在中国,质子交换膜燃料电池是主要的发展路线。到下游系统,通过反应器、空压机、氢能,反应器中有熔化板、破碎板、收集板等,涉及到广泛的工业环节,SOFC在宁波拥有较强的企业实力。氢端有很长的产业链,包括生产、储存、运输和氢化产业链、制氢、水电和制碱、化石燃料,目前可再生能源水电和制碱是一个热门的方向,而化石燃料则涉及光伏和风力发电等行业。

      氢能燃料电池

      燃料电池的工作原理是从氢气和空气中产生零排放。质子交换膜主要有三种用途:是一种是便携式,如辅助电源; 第二种是交通运输,如道路车辆和非道路车辆等; 第三种是主配电燃料。中国已经出台了一系列有关电池使用的政策,全国许多城市,如北京和河北,也出台了各种政策,尤其是在2020年,中华人民共和国科技部在山东省牵头实施了将氢气带入1万户家庭的项目。

      在中国,质子交换膜燃料动力电池主要是在商用车领域技术应用进行广泛,除了商用车,包括机车、无人机、重卡国内经济都有一个企业和营销管理机构做这方面对面的问题研究和布局。质子交换膜燃料汽车电池在整个社会市场占比较大,每年我们都是在7080%的区间范围之内,SOFC主要在学习欧洲、日本对于小型发电控制装置中应用到了广泛。在中国,质子交换膜燃料电池的广泛使用应用主要是用在车用系统,2021年中国占比在20%左右,但是由于中国在发电信息系统实现这一块是比较少的,在1兆瓦左右。

      汽车系统,目前装机容量,整个氢能燃料电池2017年装机容量约近35万亿,2019年超过120兆瓦,情况相对较快。目前,中国的氢能燃料电池汽车有8000多辆,到2021年底已超过100兆瓦。预计到今年年底将达到约120兆瓦。国家去年出台了政策,各城市集群的具体补贴细则尚未实施,预计将在今年年底或明年初实施。有了详细的政策,燃料电池汽车可能会在2022年以后提供燃料电池。中国的全球市场份额相对较大,约为25%。

      无论是燃料电池发电系统还是车辆系统,从作为燃料电池源的氢产生氢的方式之一是水的电解,这也是符合双碳的电流路径之一,即氢过滤。 本发明电解水制氢技术路线有四条,一条是副产物氢的存在,一条是制氢的技术路线:质子交换膜燃料电池、阴离子交换膜燃料电池和固体氧化物电解水。 质子交换膜(PEM)水电解制氢已在世界范围内商业化,并在欧洲、日本和美国得到了广泛的应用。 我国主要的氢源结构是煤和天然气,约有20%的副产物氢产生。

      Z后,我回到会议的主题,这是氢和燃料电池行业的意义和存在的碳中性。在发电和车辆使用领域,我做了一个计算。在国内领域,以住宅使用为假设,以SOFC为例,与火电相比,天然气和供暖供电系统制氢的家庭年排放量可减少1.65吨二氧化碳。商业应用建筑以碳发电为例。假设这是一个1000千瓦的发电系统,使用的氢是纯绿色氢。与火电相比,每座建筑每年平均减排203吨。工业部门大约消耗1兆瓦的电力。以工业副产品氢加热为动力的SOC发电系统,平均每系统每年可减少2467吨的排放量。

      再来看看氢能的作用。一种是轻型物流车,目前也涉及到很多燃料电池车。轻型物流车的主要目的是做城市配送。假设是基于传统的城市燃汽油物流车,绿色氢能,日行驶里程150公里,年运营320天,平均每车每年减排二氧化碳9.8吨。假设以纯绿色氢能源代替私人汽油乘用车,日行驶里程50km,每年行驶320天,平均每辆车每年可减少二氧化碳排放3.1吨;假设长途重卡的燃料也是绿氢,每天行驶里程500公里,一年320天,平均每辆车每年可以减少187吨二氧化碳排放。


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