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30年碳达峰,60年碳中和,氢能主战场何在?

时间:  2021-02-05 20:32   来源:  氢智会原创    作者:  邬佳益

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中国已明确要在2030年碳达峰,2060年碳中和的目标,《碳排放权交易管理办法(试行)》于2月1日正式实施,电力、交通、建筑、工业等领域面临着大规模减少二氧化碳排放的压力,需要加速推进低碳转型。

氢能作为清洁能源,一方面可以实现脱碳电力的消纳,增加电网的弹性;另一方面可以减少对化石能源的依赖,帮助交通、工业、建筑等难以深度脱碳的领域脱碳。未来,氢-电终端能源体系对我国“碳中和”目标至关重要,氢气的能源耦合作用将使“主战场”不局限于单个领域,应用范围将显著拓宽。

30年碳达峰,60年碳中和,氢能主战场何在?
氢在能源转型过程中有7种作用

一、交通领域

交通领域占比碳排放10-12%,包括道路交通和非道路交通。目前氢能应用集中于道路交通,特别是占据道路交通碳排放40%~55%的重卡领域。非道路交通同样值得关注,包括船舶、工程机械、航空等。以船舶为例,我国东部沿海位列世界十大港口的就占7席,2019年年底,全国拥有水上运输船舶13.16万艘,我国船舶排放的NOx、PM(颗粒物)和HC占非道路移动源排放的比例分别为28.2%、24.2%和19.8%,未来船舶和港口等低碳化势在必行,也是氢能适合的应用场景。

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欧洲创新项目FLAGSHIPS的燃料电池渡船

二、电力领域

2019年,中国风电、光伏发电首次双双突破2亿千瓦,可再生能源发电装机达到7.94亿千瓦,同比增长9%。同时,全国可再生能源弃电量约515亿千瓦时,比上年下降约395亿千瓦时。“三弃”现象虽有所好转,但依然相当于舍弃了超过1/2个三峡电站的发电量(2019年三峡电站发电量为968.8亿千瓦时),且随着可再生能源渗透率的提高,消纳压力将进一步凸显,利用制氢储能对于进一步提升可再生能源比重会越发重要。同时,利用氢储能的特性对未来集中式大电网与分布式微电网相结合的电网体系发展趋势起到关键作用。

三、工业领域

氢能在电力领域的应用,帮助大部分依赖电力的工业行业减排,可用氢气直接燃烧提供热源,也直接对如钢铁、化工等领域的减排至关重要。在钢铁领域,我国是全球最大的钢铁生产国,也是碳排放大户,每年煤炭消耗约6.4亿吨,占到我国总消耗量的17%,未来“氢冶金”取代“碳冶金”是必然趋势。在化工领域,利用可再生能源制氢与二氧化碳捕捉技术结合,可以实现各类化工品生产和使用中的碳中和。

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氢冶金示意图

四、建筑领域

同样氢能在电力领域的应用,间接帮助建筑行业减排,未来建筑实现能源自给系统,氢储能的作用非常重要。更重要的是,可利用现有广泛的天然气管网和掺氢技术,无论是通过燃料电池热电联供还是直接燃烧供热都可以有效减少建筑领域的碳排放。
 

30年碳达峰,60年碳中和,氢能主战场何在?
苹果飞船总部安装了4MW SOFC-CHP系统

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