近年來(lái)化石能源的大量使用帶來(lái)了碳排放急劇上升、環(huán)境污染、極端天氣頻發(fā)、全球變暖等一系列問(wèn)題,加之化石能源儲(chǔ)量日益減少,各國(guó)不得不考慮重構(gòu)能源體系,尋找化石能源的替代方案,努力降低碳排放。
在此背景下,氫能成為全球主要國(guó)家和經(jīng)濟(jì)體的共同選擇。氫能被譽(yù)為21世紀(jì)終極能源,不僅像石油一樣可以同時(shí)滿(mǎn)足熱能、電能、交通燃料三大能源層次的需求,而且氫能燃燒產(chǎn)物只有水,清潔無(wú)污染,可以實(shí)現(xiàn)零碳排放。
與此同時(shí),氫能還有諸多優(yōu)勢(shì):燃燒值是石油的3倍、煤炭的4.5倍,能量密度遠(yuǎn)勝化石能源;可跨季長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能;制備原料來(lái)源非常廣泛;可承接風(fēng)能、光伏棄電等。
我國(guó)自十三五以來(lái),逐漸加大了對(duì)氫能的重視。2020年,我國(guó)提出碳中和、碳達(dá)峰雙碳目標(biāo),其中就提到統(tǒng)籌推進(jìn)氫能“制儲(chǔ)輸用”全鏈條發(fā)展,同年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)能源法(征求意見(jiàn)稿)》,首次從法律上將氫能列入能源范疇。2022年頒布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》,氫能上升至國(guó)家戰(zhàn)略。
我國(guó)是全球最大的氫氣生產(chǎn)國(guó),2022年氫氣產(chǎn)量達(dá)3781萬(wàn)噸。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè),2026~2035年,我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值可達(dá)5萬(wàn)億元,2050年氫能將占我國(guó)能源比重的10%以上,氫能產(chǎn)業(yè)鏈前景非常廣闊。目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、用氫等環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)都是一條大賽道。
制氫:制氫方式主要有化石燃料制氫、電解水制氫,其中通過(guò)化石燃料(包括石油、煤、天然氣等)制取的氫氣,因制備過(guò)程碳排放量大,被稱(chēng)為灰氫;化石燃料制氫過(guò)程中如果采用了碳捕捉技術(shù)(CCUS、BECCS、DACCS),則被稱(chēng)為藍(lán)氫;通過(guò)光伏、風(fēng)能等清潔電力電解水(ALK、PEM、SOEC、AEM)制取的氫氣,過(guò)程中基本不產(chǎn)生碳排放,被稱(chēng)為綠氫。不同制氫方式將長(zhǎng)期并存,但綠氫最符合綠色低碳發(fā)展需要,是制氫“終極路線”。
儲(chǔ)運(yùn):氫氣的儲(chǔ)運(yùn)可以分為儲(chǔ)氫和輸氫。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫短途一般采用長(zhǎng)管拖車(chē),長(zhǎng)途則采用管道,可以是純氫氣形式,也可以天然氣摻氫輸送;低溫液態(tài)儲(chǔ)氫一般用液氫罐車(chē)、液氫駁船;固體材料儲(chǔ)氫一般采用金屬氫化物材料(LaNi5H6、MgH2等)儲(chǔ)存氫氣,駁船、大型槽車(chē)運(yùn)輸;有機(jī)液體儲(chǔ)氫(LOHC)借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等不飽和液體有機(jī)物和氫氣的可逆反應(yīng)、加氫反應(yīng)儲(chǔ)氫,可實(shí)現(xiàn)常溫、常壓運(yùn)輸。
加氫:加氫站是給氫燃料電池車(chē)提供氫氣的場(chǎng)所。目前主要有站外制氫型、站內(nèi)制氫型。其中站內(nèi)制氫型就是直接在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)電解水制氫、儲(chǔ)氫、加氫一體化運(yùn)作的加氫站。截止2022年底,我國(guó)已建成358座加氫站,居世界第一,據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》預(yù)測(cè),到2050年,全國(guó)加氫站將達(dá)10000座。
用氫:氫氣用途非常廣泛,不僅可用于鋼鐵、化工、發(fā)電、建筑等領(lǐng)域,還可用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域。近年來(lái)以氫燃料電池為動(dòng)力來(lái)源的交通工具越來(lái)越多,不僅是乘用車(chē),還有自行車(chē)、公交、卡車(chē)、叉車(chē)、物流車(chē)、飛機(jī)、火箭、輪船等等。截止今年4月,我國(guó)氫燃料電池車(chē)保有量超1.4萬(wàn)輛?!稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》計(jì)劃到2025年增至5萬(wàn)輛,發(fā)展?jié)摿薮蟆?br /> 目前氫能發(fā)展尚屬初級(jí)階段,氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本偏高,但據(jù)國(guó)際能源署與國(guó)際氫能委員會(huì)研究顯示,隨著氫能規(guī)模的不斷擴(kuò)大,氫能制取成本將以每年20%~30%左右的速度下降,到2030年氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本至少會(huì)下降50%??梢?jiàn)成本不是問(wèn)題,實(shí)際上,氫能的真正命門(mén)是安全問(wèn)題。
氫氣泄漏爆炸。氫能產(chǎn)業(yè)鏈任何環(huán)節(jié)的氫氣泄漏都非常危險(xiǎn),氫氣密度低、易燃,燃燒時(shí)呈現(xiàn)淡藍(lán)色火焰,在日光下難以察覺(jué),且比汽油、液化天然氣更容易發(fā)生爆炸。
氫脆問(wèn)題。天然氣摻氫運(yùn)輸時(shí),由于氫脆問(wèn)題,可能導(dǎo)致金屬管道、螺栓、鉚釘?shù)刃阅軔夯踔翑嗔?#xff0c;進(jìn)而引發(fā)泄漏、爆炸,因此需要控制好氫氣與天然氣的濃度比例。
總之,在氫能產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模崛起之前,必須先解決產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的安全問(wèn)題。
今年8月初,我國(guó)多部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2023版)》,系統(tǒng)構(gòu)建了氫能制、儲(chǔ)、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系,涵蓋基礎(chǔ)與安全、氫制備、氫儲(chǔ)存和輸運(yùn)、氫加注、氫能應(yīng)用5個(gè)子體系。安全被放在首要位置,且貫穿各子體系的標(biāo)準(zhǔn)之中。
據(jù)悉,國(guó)內(nèi)氣體傳感器龍頭、智能儀器儀表制造商、物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商,漢威科技集團(tuán),深耕氣體傳感器領(lǐng)域,推出了一系列覆蓋制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、用氫各環(huán)節(jié)的氫氣傳感器、儀器儀表產(chǎn)品及相關(guān)解決方案。
在氫氣傳感器方面,漢威半導(dǎo)體氫氣傳感器MQ-8對(duì)氫氣靈敏度高,對(duì)其他干擾氣體有很好的抑制性,是一款適合多應(yīng)用場(chǎng)景的低成本傳感器;催化氫氣傳感器CMV-2021D可廣泛用于氫燃料電池車(chē)、氫能源制備、氫能源存儲(chǔ)、氫能源輸運(yùn)及使用等場(chǎng)景中的氫氣檢測(cè);電化學(xué)氫氣傳感器ME2-H2廣泛適用于商業(yè)領(lǐng)域,特別是民用領(lǐng)域的氫氣濃度檢測(cè);車(chē)規(guī)級(jí)氫氣泄漏傳感器采用先進(jìn)的MEMS敏感元件,加上車(chē)規(guī)級(jí)芯片電路,內(nèi)置高精度算法單元,可自調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境,濾除環(huán)境干擾,有效檢測(cè)氫氣濃度信號(hào),可應(yīng)用于氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和氫氣供氣管路系統(tǒng)之中。
在氫氣探測(cè)器方面,漢威BS系列氫氣探測(cè)器(BS01/BS02/BS03)抗干擾能力強(qiáng),反應(yīng)靈敏,微小氫氣泄漏也能迅速檢測(cè)出來(lái),并進(jìn)行數(shù)字聲光報(bào)警,設(shè)置、校準(zhǔn)采用屏顯紅外遙控器,可遠(yuǎn)距離一鍵操作。
在氫氣智慧化監(jiān)測(cè)方面,漢威氫氣在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可對(duì)制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、用氫等場(chǎng)景進(jìn)行環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警報(bào)警處理、設(shè)備智能管理;漢威?;菲髽I(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)智能化管控平臺(tái)以氫氣等各類(lèi)探測(cè)器為底層感知設(shè)備,引入?yún)^(qū)域風(fēng)險(xiǎn)研判模型算法和精準(zhǔn)報(bào)警智能過(guò)濾誤報(bào)等算法,可對(duì)制氫、儲(chǔ)氫、輸氫管道、運(yùn)氫車(chē)輛等進(jìn)行全域智能監(jiān)控監(jiān)管,應(yīng)急指揮調(diào)度,以及風(fēng)險(xiǎn)智能評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)預(yù)警,掃除氫氣安全監(jiān)管盲區(qū)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈正處于蓬勃發(fā)展期,氫能安全事關(guān)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與未來(lái),漢威科技集團(tuán)已經(jīng)推出了覆蓋傳感器、儀器儀表、物聯(lián)網(wǎng)解決方案的氫能安全產(chǎn)品矩陣,將為氫能產(chǎn)業(yè)鏈的崛起守好安全根基。