[Abstract]Waterstofenergie is een soort secundaire energie met overvloedige bronnen, groen en koolstofarm, en brede toepassing.Het kan de grootschalige consumptie van duurzame energie helpen bevorderen, grootschalige piekreducties in het elektriciteitsnet en energieopslag in alle seizoenen en regio's realiseren, en de bevordering van de industrie, de bouw, het transport en andere gebieden met een laag koolstofgehalte versnellen.mijn land heeft een goede basis voor waterstofproductie en een grootschalige toepassingsmarkt, en heeft aanzienlijke voordelen bij de ontwikkeling van waterstofenergie.Het versnellen van de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie is een belangrijk pad om mijn land te helpen het doel van koolstofneutralisatie te bereiken.Een paar dagen geleden hebben de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en de Nationale Energieadministratie gezamenlijk het “Middellange- en langetermijnplan voor de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie (2021-2035)” uitgegeven.De ontwikkeling en het gebruik van waterstofenergie veroorzaken een diepgaande energierevolutie.Waterstofenergie is een nieuwe code geworden om de energiecrisis te doorbreken en een schoon, koolstofarm, veilig en efficiënt modern energiesysteem op te bouwen.
De energiecrisis heeft de weg geopend voor onderzoek naar de ontwikkeling en het gebruik van waterstofenergie.
Waterstofenergie als alternatieve energie kwam in het gezichtsveld van mensen terecht, dat teruggaat tot de jaren zeventig.Destijds veroorzaakte de oorlog in het Midden-Oosten een mondiale oliecrisis.Om van de afhankelijkheid van geïmporteerde olie af te komen, stelden de Verenigde Staten eerst het concept van de ‘waterstofeconomie’ voor, met het argument dat waterstof in de toekomst olie zou kunnen vervangen en de belangrijkste energie zou kunnen worden die het mondiale transport ondersteunt.Van 1960 tot 2000 ontwikkelde de brandstofcel, een belangrijk instrument voor het gebruik van waterstofenergie, zich snel, en de toepassing ervan in de lucht- en ruimtevaart, energieopwekking en transport heeft de haalbaarheid van waterstofenergie als secundaire energiebron volledig bewezen.De waterstofenergie-industrie kwam rond 2010 op een dieptepunt terecht.Maar de introductie van Toyota's 'toekomstige' brandstofcelauto in 2014 leidde tot een nieuwe waterstofexplosie.Vervolgens hebben veel landen achtereenvolgens strategische routes vrijgegeven voor de ontwikkeling van waterstofenergie, waarbij de nadruk vooral ligt op energieopwekking en transport om de ontwikkeling van waterstofenergie- en brandstofcelindustrieën te bevorderen;de EU heeft in 2020 de EU-strategie voor waterstofenergie uitgebracht, met als doel waterstofenergie in de industrie, het transport, de energieopwekking en andere toepassingen op alle gebieden te bevorderen;in 2020 brachten de Verenigde Staten het ‘Hydrogen Energy Plan Development Plan’ uit, formuleerden een aantal belangrijke technische en economische indicatoren en zouden naar verwachting marktleider worden in de keten van de waterstofenergie-industrie.Tot nu toe hebben landen die 75% van de wereldeconomie vertegenwoordigen een ontwikkelingsbeleid voor waterstofenergie gelanceerd om de ontwikkeling van waterstofenergie actief te bevorderen.
Vergeleken met de ontwikkelde landen bevindt de waterstofenergie-industrie van mijn land zich nog in de beginfase van ontwikkeling.De afgelopen jaren heeft mijn land meer aandacht besteed aan de waterstofenergie-industrie.In maart 2019 werd waterstofenergie voor het eerst opgenomen in het ‘Werkrapport van de overheid’, waardoor de bouw van faciliteiten zoals opladen en hydrogenering in het publieke domein werd versneld;Inbegrepen in de energiecategorie;in september 2020 zullen vijf departementen, waaronder het ministerie van Financiën en het ministerie van Industrie en Informatietechnologie, gezamenlijk de demonstratietoepassing van brandstofcelvoertuigen uitvoeren en in aanmerking komende stedelijke agglomeraties belonen voor de industrialisatie en demonstratietoepassingen van belangrijke kerntechnologieën van brandstofcelvoertuigen ;In oktober 2021 brachten het Centraal Comité van de Communistische Partij van China en de Staatsraad de “Advies uit over het volledig nauwkeurig implementeren van het nieuwe ontwikkelingsconcept en het goed doen op het gebied van koolstofneutralisatie” om de ontwikkeling van de hele keten van waterstofenergie te coördineren “productie-opslag-transmissie-gebruik”;In maart 2022 heeft de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie het “Medium and Long-Term Plan for the Development of the Hydrogen Energy Industry (2021-2035)” uitgegeven, en waterstofenergie werd geïdentificeerd als een belangrijk onderdeel van het toekomstige nationale energiesysteem en een sleutel tot het realiseren van een groene en koolstofarme transformatie van energieverbruikende terminals.De waterstofenergie-industrie, een belangrijke drager, is geïdentificeerd als een strategische opkomende industrie en een belangrijke ontwikkelingsrichting voor de toekomstige industrie.
De afgelopen jaren heeft de waterstofenergie-industrie in mijn land zich snel ontwikkeld en bestrijkt feitelijk de hele keten van waterstofproductie-opslag-transmissie-gebruik.
De stroomopwaartse keten van de waterstofenergie-industrie is de waterstofproductie.mijn land is de grootste waterstofproducent ter wereld, met een waterstofproductiecapaciteit van ongeveer 33 miljoen ton.Afhankelijk van de CO2-emissie-intensiteit van het productieproces wordt waterstof verdeeld in ‘grijze waterstof’, ‘blauwe waterstof’ en ‘groene waterstof’.Grijze waterstof verwijst naar de waterstof die wordt geproduceerd door de verbranding van fossiele brandstoffen, en er zal tijdens het productieproces veel kooldioxide-uitstoot plaatsvinden;blauwe waterstof is gebaseerd op grijze waterstof, waarbij technologie voor het afvangen en opslaan van koolstof wordt toegepast om een koolstofarme waterstofproductie te bereiken;groene waterstof wordt geproduceerd door hernieuwbare energie, zoals zonne-energie en windenergie, wordt gebruikt om water te elektrolyseren om waterstof te produceren, en er is geen CO2-uitstoot tijdens het waterstofproductieproces.Momenteel wordt de waterstofproductie in mijn land gedomineerd door waterstofproductie op basis van steenkool, goed voor ongeveer 80%.Naarmate de kosten voor de opwekking van duurzame energie blijven dalen, zal het aandeel groene waterstof in de toekomst jaar na jaar toenemen en in 2050 naar verwachting 70% bedragen.
De middenstroom van de keten van de waterstofenergie-industrie is de opslag en het transport van waterstof.De hogedrukgasopslag- en transporttechnologie is gecommercialiseerd en is de meest uitgebreide opslag- en transportmethode voor waterstofenergie.De langebuistrailer heeft een hoge transportflexibiliteit en is geschikt voor waterstoftransport in kleine hoeveelheden over korte afstanden;opslag van vloeibare waterstof en waterstofopslag in vaste toestand vereisen geen drukvaten, en het transport is gemakkelijk, wat de richting is van grootschalige opslag en transport van waterstofenergie in de toekomst.
Stroomafwaarts van de keten van de waterstofenergie-industrie vindt de alomvattende toepassing van waterstof plaats.Als industriële grondstof kan waterstof op grote schaal worden gebruikt in de aardolie-, chemische, metallurgie-, elektronica-, medische en andere gebieden.Daarnaast kan waterstof ook worden omgezet in elektriciteit en warmte via waterstofbrandstofcellen of waterstofverbrandingsmotoren., dat alle aspecten van de sociale productie en het leven kan bestrijken.Tegen 2060 zal de vraag naar waterstofenergie in mijn land naar verwachting 130 miljoen ton bereiken, waarvan de industriële vraag domineert, goed voor ongeveer 60%, en de transportsector jaar na jaar zal groeien tot 31%.
De ontwikkeling en het gebruik van waterstofenergie veroorzaken een diepgaande energierevolutie.
Waterstofenergie heeft brede toepassingsmogelijkheden op veel gebieden, zoals transport, industrie, bouw en elektriciteit.
Op het gebied van transport beschouwen het wegvervoer over lange afstanden, het spoor, de luchtvaart en de scheepvaart waterstofenergie als een van de belangrijke brandstoffen voor het terugdringen van de CO2-uitstoot.In dit stadium wordt mijn land vooral gedomineerd door waterstof-brandstofcelbussen en zware vrachtwagens, waarvan het aantal de 6.000 overschrijdt.Wat de bijbehorende ondersteunende infrastructuur betreft, heeft mijn land meer dan 250 waterstoftankstations gebouwd, goed voor ongeveer 40% van het mondiale aantal, en staat daarmee op de eerste plaats ter wereld.Volgens de gegevens vrijgegeven door het organisatiecomité van de Olympische Winterspelen in Peking zullen deze Olympische Winterspelen de werking demonstreren van meer dan 1.000 waterstofbrandstofcelvoertuigen, uitgerust met meer dan 30 waterstoftankstations, wat de grootste demonstratietoepassing van brandstofcelvoertuigen in de wereld is. wereld.
Op dit moment is het industriële veld het terrein met het grootste aandeel waterstofenergietoepassingen in mijn land.Naast de energiebrandstofeigenschappen is waterstofenergie ook een belangrijke industriële grondstof.Waterstof kan cokes en aardgas vervangen als reductiemiddel, waardoor de meeste koolstofemissies bij de ijzer- en staalproductieprocessen kunnen worden geëlimineerd.Het gebruik van hernieuwbare energie en elektriciteit om water te elektrolyseren om waterstof te produceren en vervolgens chemische producten zoals ammoniak en methanol te synthetiseren, is bevorderlijk voor een substantiële koolstofreductie en emissiereductie in de chemische industrie.
De integratie van waterstofenergie en gebouwen is een nieuw concept van groen bouwen dat de afgelopen jaren is ontstaan.De bouwsector moet veel elektrische energie en warmte-energie verbruiken, en staat op de lijst van de drie grootste “energieverbruikende huishoudens” in mijn land, samen met de transportsector en de industriële sector.De pure energieopwekkingsefficiëntie van waterstofbrandstofcellen bedraagt slechts ongeveer 50%, terwijl de totale efficiëntie van warmtekrachtkoppeling 85% kan bereiken.Terwijl waterstofbrandstofcellen elektriciteit opwekken voor gebouwen, kan de restwarmte worden teruggewonnen voor verwarming en warm water.Wat het waterstoftransport naar gebouwterminals betreft, kan waterstof met behulp van een relatief compleet aardgaspijpleidingnetwerk in een verhouding van minder dan 20% met aardgas worden gemengd en naar duizenden huishoudens worden getransporteerd.Er wordt geschat dat in 2050 10% van de mondiale verwarming van gebouwen en 8% van de energie in gebouwen zal worden geleverd door waterstof, waardoor de CO2-uitstoot met 700 miljoen ton per jaar zal worden verminderd.
Op het gebied van elektriciteit kan waterstofenergie, vanwege de instabiliteit van hernieuwbare energie, een nieuwe vorm van energieopslag worden door middel van conversie van elektriciteit naar waterstof.Tijdens perioden van laag elektriciteitsverbruik wordt waterstof geproduceerd door water te elektrolyseren met overtollige hernieuwbare energie, en opgeslagen in de vorm van gasvormige, lage temperatuur vloeibare, organische vloeibare of vaste materialen onder hoge druk;tijdens piekperioden van het elektriciteitsverbruik wordt de opgeslagen waterstof door brandstof geleid. Batterijen of waterstofturbines wekken elektriciteit op, die aan het openbare net wordt geleverd.De opslagschaal van waterstofenergieopslag is groter, tot 1 miljoen kilowatt, en de opslagtijd is langer.Seizoensopslag kan worden gerealiseerd op basis van het outputverschil van zonne-energie, windenergie en waterbronnen.In augustus 2019 werd het eerste project voor de opslag van waterstofenergie op megawattschaal van mijn land gelanceerd in Lu'an, in de provincie Anhui, en in 2022 werd het met succes aangesloten op het elektriciteitsnet voor energieopwekking.
Tegelijkertijd zal de elektro-waterstofkoppeling ook een belangrijke rol spelen bij de opbouw van een modern energiesysteem in mijn land.
Vanuit een schoon en koolstofarm perspectief is grootschalige elektrificatie een krachtig instrument voor koolstofreductie op veel gebieden in mijn land, zoals elektrische voertuigen in de transportsector ter vervanging van brandstofvoertuigen, en elektrische verwarming in de bouwsector ter vervanging van traditionele ketelverwarming. .Er zijn echter nog steeds enkele industrieën die moeilijk CO2-reductie kunnen bereiken door middel van directe elektrificatie.De moeilijkste industrieën zijn onder meer de staalsector, de chemie, het wegvervoer, de scheepvaart en de luchtvaart.Waterstofenergie heeft de dubbele eigenschappen van energiebrandstof en industriële grondstof, en kan een belangrijke rol spelen op de bovengenoemde gebieden die moeilijk diepgaand koolstofvrij te maken zijn.
Vanuit het perspectief van veiligheid en efficiëntie kan waterstofenergie in de eerste plaats de ontwikkeling van een groter aandeel hernieuwbare energie bevorderen en de afhankelijkheid van mijn land van olie- en gasimporten effectief verminderen;Het regionale evenwicht tussen energieaanbod en -verbruik in mijn land;bovendien zal, met de verlaging van de elektriciteitskosten van hernieuwbare energie, de economie van groene elektriciteit en groene waterstofenergie worden verbeterd, en zullen ze breed worden geaccepteerd en gebruikt door het publiek;waterstofenergie en elektriciteit zijn, als energiehubs, meer Het is gemakkelijk om verschillende energiebronnen, zoals warmte-energie, koude energie, brandstof, etc. te koppelen, om gezamenlijk een onderling verbonden modern energienetwerk tot stand te brengen, een zeer veerkrachtig energievoorzieningssysteem te vormen, en de efficiëntie, de economie en de zekerheid van het energievoorzieningssysteem verbeteren.
De ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie in mijn land staat nog steeds voor uitdagingen
De productie van goedkope en emissiearme groene waterstof is een van de belangrijke uitdagingen waarmee de waterstofenergie-industrie wordt geconfronteerd.Onder het uitgangspunt dat er geen nieuwe koolstofemissies moeten worden toegevoegd, is het oplossen van het probleem van de bron van waterstof het uitgangspunt van de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie.De waterstofproductie uit fossiele energie en de industriële waterstofproductie als bijproduct zijn volwassen en kosteneffectief, en zullen op korte termijn de belangrijkste bron van waterstof blijven.De voorraden fossiele energie zijn echter beperkt en er is nog steeds sprake van een koolstofemissieprobleem bij het waterstofproductieproces;de productie van industrieel bijproduct waterstofproductie is beperkt en de leveringsstralingsafstand is kort.
Op de lange termijn is waterstofproductie uit waterelektrolyse eenvoudig te combineren met hernieuwbare energie, heeft het een groter schaalpotentieel, is het schoner en duurzamer en is het de meest potentiële groene waterstofvoorzieningsmethode.Momenteel staat de alkalische elektrolysetechnologie van mijn land dicht bij het internationale niveau en is het de belangrijkste technologie op het gebied van commerciële elektrolyse, maar er is beperkte ruimte voor kostenbesparingen in de toekomst.Protonenuitwisselingsmembraan-elektrolyse van water voor de productie van waterstof is momenteel duur, en de mate van lokalisatie van belangrijke apparaten neemt jaar na jaar toe.Vaste-oxide-elektrolyse staat internationaal dicht bij de commercialisering, maar bevindt zich in eigen land nog steeds in de inhaalfase.
Het ketentoeleveringssysteem voor de waterstofenergie-industrie in mijn land is nog niet voltooid en er is nog steeds een kloof tussen grootschalige commerciële toepassingen.In mijn land zijn ruim 200 waterstofstations gebouwd, waarvan de meeste 35 MPa gasvormige waterstofstations zijn, en 70 MPa gasvormige hogedruk-hydrogeneringsstations met een grotere waterstofopslagcapaciteit nemen een klein deel voor hun rekening.Gebrek aan ervaring met de bouw en exploitatie van tankstations voor vloeibare waterstof en geïntegreerde waterstofproductie- en hydrogeneringsstations.Momenteel is het transport van waterstof voornamelijk gebaseerd op gasvormig langebuistrailertransport onder hoge druk, en transport via pijpleidingen is nog steeds een zwak punt.Momenteel bedraagt de afstand van waterstofpijpleidingen ongeveer 400 kilometer, terwijl de in gebruik zijnde pijpleidingen slechts ongeveer 100 kilometer bedragen.Transport via pijpleidingen wordt ook geconfronteerd met de mogelijkheid van waterstofverbrossing veroorzaakt door ontsnappend waterstof.In de toekomst is het nog steeds noodzakelijk om de chemische en mechanische eigenschappen van pijpleidingmaterialen verder te verbeteren.Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van de opslagtechnologie voor vloeibare waterstof en de technologie voor de opslag van waterstof met metaalhydride, maar de balans tussen waterstofopslagdichtheid, veiligheid en kosten is nog niet opgelost, en er bestaat nog steeds een zekere kloof tussen grootschalige commerciële toepassingen.
Het gespecialiseerde beleidssysteem en het mechanisme voor coördinatie en samenwerking tussen meerdere afdelingen en meerdere terreinen zijn nog niet perfect.Het “Middellange- en langetermijnplan voor de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie (2021-2035)” is het eerste ontwikkelingsplan voor waterstofenergie op nationaal niveau, maar het speciale plan- en beleidssysteem moet nog worden verbeterd.In de toekomst is het noodzakelijk om de richting, doelstellingen en prioriteiten van de industriële ontwikkeling verder te verduidelijken.De waterstofenergie-industrieketen omvat een verscheidenheid aan technologieën en industriegebieden.Momenteel zijn er nog steeds problemen zoals onvoldoende interdisciplinaire samenwerking en een onvoldoende interdepartementaal coördinatiemechanisme.De bouw van waterstoftankstations vereist bijvoorbeeld samenwerking tussen meerdere afdelingen, zoals kapitaal, technologie, infrastructuur en controle op gevaarlijke chemicaliën.Op dit moment zijn er problemen zoals onduidelijke bevoegde autoriteiten, moeilijkheden bij de goedkeuring, en waterstofeigenschappen zijn nog steeds slechts gevaarlijke chemicaliën, wat een ernstige bedreiging vormt voor de ontwikkeling van de industrie.grote beperkingen.
Wij geloven dat technologie, platforms en talenten de groeipunten zijn om de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie in mijn land te ondersteunen.
In de eerste plaats is het noodzakelijk om het niveau van de belangrijkste kerntechnologieën voortdurend te verbeteren.Technologische innovatie vormt de kern van de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie.In de toekomst zal mijn land het onderzoek en de ontwikkeling van belangrijke kerntechnologieën voor de productie, opslag, transport en toepassing van groene en koolstofarme waterstofenergie blijven bevorderen.Versnel de technologische innovatie van brandstofcellen met protonenuitwisselingsmembraan, ontwikkel belangrijke materialen, verbeter de belangrijkste prestatie-indicatoren en massaproductiecapaciteit, en blijf de betrouwbaarheid, stabiliteit en duurzaamheid van brandstofcellen verbeteren.Er zullen inspanningen worden geleverd om de R&D en de productie van kerncomponenten en belangrijke apparatuur te bevorderen.Versnel de verbetering van de conversie-efficiëntie van de waterstofproductie van hernieuwbare energie en de schaal van de waterstofproductie met één enkel apparaat, en zorg voor doorbraken in belangrijke kerntechnologieën in de koppeling van de waterstofenergie-infrastructuur.Blijf onderzoek doen naar de basiswetten van de veiligheid van waterstofenergie.Ga door met het bevorderen van geavanceerde waterstofenergietechnologie, belangrijke apparatuur, demonstratietoepassingen en industrialisatie van belangrijke producten, en bouw een hoogwaardig ontwikkelingstechnologiesysteem voor de waterstofenergie-industrie.
Ten tweede moeten we ons concentreren op het opbouwen van een ondersteuningsplatform voor industriële innovatie.De ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie moet zich concentreren op belangrijke gebieden en belangrijke verbindingen, en een gediversifieerd innovatieplatform op meerdere niveaus opbouwen.Ondersteun universiteiten, onderzoeksinstituten en ondernemingen om de bouw van belangrijke laboratoria en geavanceerde onderzoeksplatforms te versnellen, en fundamenteel onderzoek uit te voeren naar toepassingen van waterstofenergie en baanbrekend technologisch onderzoek.Begin 2022 hebben de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en het Ministerie van Onderwijs de “Goedkeuring van het haalbaarheidsstudierapport over het National Energy Storage Technology Industry-Education Integration Innovation Platform Project van North China Electric Power University”, de North China Electric Power University Nationale Energieopslag Technologie Industrie-Onderwijs Integratie Innovatieplatform Project Het werd officieel goedgekeurd en werd de eerste groep hogescholen en universiteiten die “de leiding” hadden.Vervolgens werd het North China Electric Power University Hydrogen Energy Technology Innovation Center formeel opgericht.Het innovatieplatform en innovatiecentrum richten zich op technisch onderzoek op het gebied van elektrochemische energieopslag, waterstofenergie en de toepassingstechnologie ervan in het elektriciteitsnet, en bevorderen actief de ontwikkeling van de nationale waterstofenergie-industrie.
Ten derde is het noodzakelijk om de opbouw van een team van professionals op het gebied van waterstofenergie te bevorderen.Het technologische niveau en de schaal van de waterstofenergie-industrie blijven doorbraken boeken.De waterstofenergie-industrie wordt echter geconfronteerd met een groot gat in het talentteam, vooral het ernstige tekort aan innovatieve talenten van hoog niveau.Een paar dagen geleden werd de door de North China Electric Power University uitgeroepen hoofdvak ‘Hydrogen Energy Science and Engineering’ officieel opgenomen in de catalogus van niet-gegradueerde hoofdvakken aan gewone hogescholen en universiteiten, en werd de discipline ‘Hydrogen Energy Science and Engineering’ opgenomen in het nieuw interdisciplinair onderwerp.Deze discipline zal energietechniek, technische thermofysica, chemische technologie en andere disciplines als tractie nemen, waterstofproductie, waterstofopslag en -transport, waterstofveiligheid, waterstofenergie en andere waterstofenergiemodulecursussen organisch integreren, en allround interdisciplinaire basis- en toegepast onderzoek.Het zal gunstige talentondersteuning bieden voor het realiseren van de veilige transitie van de energiestructuur van mijn land, evenals de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie en de energie-industrie van mijn land.
Posttijd: 16 mei 2022