《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》指出,“2035年形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态”。氢能源将为各行业实现脱碳提供重要路径。目前氢能的成本较高,使用范围较窄,氢能应用处于起步阶段。氢能源主要应用在工业领域和交通领域中,在建筑、发电和发热等领域仍然处于探索阶段。根据中国氢能联盟预测,到2060年工业领域和交通领域氢气使用量分别占比60%和31%,电力领域和建筑领域占比分别为5%和4%。
中国2060年氢气需求结构预测
工业领域 60%
工业是当前脱碳难度较大的应用部门,化石能源不仅是工业燃料,还是重要的工业原料。工业燃料通过电气化可实现部分脱碳,但是工业原料直接电气化的空间有限。在氢冶金、合成燃料、工业燃料等的带动下,2060年工业部门氢需求量将到7794万吨,接近交通领域的两倍。
交通领域 31%
交通领域是目前氢能应用相对比较成熟的领域。从专利申请看,2021年交通领域的氢能技术应用专利申请15639件,占氢能下游技术应用的71%。交通领域的应用包括汽车、航空和海运等,目前氢燃料电池汽车是交通领域的主要应用场景,往后氢内燃机有望在重卡、船舶、航空等领域取得独特优势。
电力领域 5%
纯氢气、氢气与天然气的混合可以为燃气轮机提供动力,从而实现发电行业的脱碳。氢能发电有两种方式。一种是将氢能用于燃气轮机,经过吸气、压缩、燃烧、排气过程,带动电机产生电流输出,即“氢能发电机”;一种是利用电解水的逆反应,氢气与氧气(或空气)发生电化学反应生成水并释放出电能,即“燃料电池技术”。
建筑领域 4%
早期氢气在建筑中的使用将主要是混合形式。氢气与天然气混合,按体积计算的比例可以达到20%,而无需改造现有设备或管道,随着氢气成本的下降,北美、欧洲和中国等拥有天然气基础设施和有机会获得低成本氢气 的地区,有望逐渐在建筑的供热、供暖中使用氢气。
服务氢能交通商业化的中枢环节,加氢站为重要的基础设施
我国高度重视加氢站的建设并积极发布相关政策规划助推加氢站的建设与布局,2014年国家首次发布针对加氢站的补贴政策,2019年推动加氢设施建设正式写入政府工作报告,2020年财政部出台有关开展燃料电池汽车示范应用的政策,将“运营至少2座加氢站且单站日加氢能力不低于500公斤”作为示范城市群申报的基础条件。截至2022年末我国已建成加氢站共310座,居全球第一,并呈现出区域集中性的特点。
加氢站是指将不同来源的氢气通过压缩机增压储存在站内的高压罐中,再通过加气机为氢燃料电池汽车加注氢气,主要由储氢系统、压缩系统和加注系统组成。
目前设备制造的发展方向主要是加速压缩机的国产化进程,材料端则重点关注III & IV型储氢瓶的生产技术及碳纤维制备工艺。
具备长期发展潜力的储氢瓶为III型和IV型,适合应用与氢燃料车等移动场景;IV 型瓶瓶壁厚度略薄于III型瓶,储气压力则与其一致,主要包括35MPa和70MPa两种规格型号;
氢瓶成本构成中碳纤维复合材料占比超 60%,国内储氢瓶所用原材料主要为T700 以上小丝束碳纤维;25年我国氢燃料车保有量将达到11.2万辆, 对应22-25 年碳纤维用量将超过 5 万吨。
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《2023中国氢能产业-氢应用环节深度研究报告》
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