世界氢能产业与技术发展现状及趋势分析

氢作为一种来源广、零污染、零碳排的绿色能源,是推动传统化石能源清洁利用和促进可再生能源规模发展的理想能源载体。美国、欧洲和日本等发达国家和地区十分重视氢能产业与技术创新发展,纷纷出台政策和投入资金,加快氢能产业与技术研发布局,重点推动燃料电池汽车量产和加氢站基础设施建设。世界氢能技术创新十分活跃,氢气绿色制取、高效储运进展显著,氢能产业已进入商业化发展前期。中国氢能技术研发和产业发展布局近年取得积极进展,氢能上中下游产业集群已具雏形。石油公司具有较好的产业基础和资源市场等优势,应谋划产业布局,加快推进氢能发展战略研究和试验示范;通过构建创新联合体、构筑产业联盟,加快氢能科技创新,推进氢能与传统油气业务一体化融合发展,积极培育氢能新兴产业,坚定迈向综合性能源公司。     

储氢技术的研究现状及进展

全球人口增长、能源危机和环境恶化对清洁能源的需求日益增加，各国都在致力于发展新型清洁能源，氢能已上升到了战略高度，储氢技术是发展氢能全产业链的关键环节，对氢能的发展具有重要意义。基于此，研究总结了氢能的发展现状，并归纳出固态储氢、低温液态储氢、高压气态储氢和有机液体储氢等储氢技术国内外的研究进展，并分析了各自的特点和优势。分析得出：固态储氢的储氢容量高，是非常理想的储氢技术；低温液态储氢目前是中国能源发展重点研究方向，具有巨大的潜在市场；高压气态储氢是中国目前应用最广泛的储氢技术；有机液体储氢的发展潜力巨大，方便安全，可以实现大规模存储。未来以氢能为代表的新能源将占据市场主体，助推中国实现“双碳”目标。     

LNG产业视角下不同天然气制氢模式的终端氢气成本分析

氢能的快速发展为LNG产业延伸产业链、提高附加值提供了宝贵的战略机遇。站在LNG产业视角,给出了三种融合发展氢能的路径,并基于这三种路径设想了六种最贴近实际、最可能得到实施的发展模式。分别对六种发展模式的制氢、储运和加注三个环节的氢气成本,以及出加氢枪终端的氢气总成本进行了分析,并与副产氢模式进行对比。结果表明LNG产业发展氢能在成本上具有一定的竞争力,城市周边的大、中规模天然气制氢模式和站内小型天然气制氢模式是重点发展的方向。国际氢供应链目前的氢气成本较高,液态有机物氢载体(LOHC)的整体氢气成本低于液氢,未来随着氢气国际贸易的成熟和规模的扩大,成本有望大幅降低,成为与LNG产业平行的进口氢气新产业。     

氢能工业现状、技术进展、挑战及前景

在中国实现“碳达峰、碳中和”战略目标的要求下,作为一种可再生清洁高效二次能源,氢气能源得益于资源丰富、来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可作为储能介质及安全性好等优点,将成为助力能源、交通、石化等多个领域实现深度脱碳的现实途径,也将成为我国构建现代清洁能源体系重要的接替能源,加快氢能发展步伐已成为全球共识。为了给氢能相关产业加快发展和能源公司加速转型提供理论支持,并为构建“氢能中国”提供依据和参考,阐述了氢产业链中制备、储运、应用等重点环节主要关键技术进展,分析了氢能工业化现状与发展趋势,探讨了氢工业发展所面临的挑战,展望了氢能产业的发展与未来。综合研究认为：(1)我国的氢能技术将走向成熟并进入产业化之路,氢能工业全产业链体系正在逐步形成,将逐渐实现由灰氢、蓝氢到绿氢的跨越式发展;(2)加快推进制氢、储氢、运氢、氢燃料电池、加氢站及其他用氢场景等氢能全产业链整体发展,注重与油气工业深入融合协同,将有效推进氢气工业体系快速高质量发展;(3)推进和实施“北氢东输”“西氢东输”“海氢上岸”等重大工程,利用加油气站等基础设施,可以在产氢、加氢等产业链节点发挥油气公司的先天优势,实...     

液体有机氢载体储氢体系筛选及应用场景分析

储运成本偏高已经成为制约氢能产业发展的瓶颈和挑战。在多种氢储运技术中,液体有机氢载体(LOHC)储氢被认为是最具发展潜力的方向之一,有望在氢能社会中发挥重要的作用。对几种LOHC体系进行了比较,认为甲基环己烷体系、N-乙基咔唑和二苄基甲苯体系目前相对成熟,正在走向商业化。对包括氢气跨洋运输与国际氢供应链、大宗氢气储运、可再生能源储能、基于LOHC储氢的站内制氢加氢站等未来能源体系中几种新型应用场景进行了分析,梳理了目前LOHC储氢研究面临的难题和研究方向,并提出了研究建议。     

基于化学吸附机制的固态储氢技术研究与展望

氢储运技术是影响氢能规模化、商业化应用的关键核心技术，也是影响世界清洁能源产业未来发展格局的重要因素。对比当前几种氢储运技术，固态储氢技术以其高质量密度、高安全性，在氢储运领域占有重要地位。基于化学吸附机制储氢原理，介绍了不同固态储氢材料的研究进展和现状，并从原材料、技术成熟度、研究项目和专利数量等，展望了未来国内固态储氢技术的发展前景。     

中国氢能产业技术发展现状及未来展望

氢能具有来源丰富、应用广泛、燃烧热值高、清洁绿色等特点,是目前最有潜力替代传统化石能源的“未来”能源之一。在国家政策的大力支持下,中国氢能产业发展正步入快车道。为聚焦中国氢能产业发展现状和未来发展方向,研究了近年来各国政府制定的氢能相关政策和战略发展目标,从产业发展和科研成果角度分析了中国氢能产业的发展现状,并对未来的发展方向进行了分析。研究结果表明：(1)世界主要发达国家都在积极制定政策,推动氢燃料电池和汽车的发展,实现能源绿色化;(2)中国氢能产业发展迅速,相关产业方兴未艾,但其发展能否达到预期尚需观望;(3)中国绿色制氢技术科研成果数量世界第一,氢燃料电池销量呈指数型增长,但仍需以安全经济为核心,从政策上大力扶持,从技术上纵向挖深,从资金上加强监管。最后,指出了中国氢能产业下一步的发展方向：(1)降低绿色制氢成本,促进氢能由“灰”转“蓝”转“绿”;(2)与CCUS技术协同发展,积极建设中国的P2X系统;(3)克服“短板效应”,加强顶层设计与产业配套,以消费促生产,全面发展氢能相关产业;(4)加强国际交流与合作,打造氢能出口大国;(5)发挥传统能源公司优势,推动天然气掺氢商业化。     

“双碳”目标下中国氢能发展战略

氢能由于其所具备的清洁、低碳、高效、可再生等优点,逐渐成为全球应对气候变化、实现可持续发展的重要能源载体之一。当前中国面临“双碳”目标的紧迫压力,而氢能将在这个宏伟目标实现过程中发挥重要作用。为提出“双碳”目标下中国氢能发展战略,基于氢能在中国“碳达峰”“碳中和”战略中的作用和角色,研究了中国的氢能禀赋,提出了“氢能伦理”“氢能胡焕庸线”等概念,论述了制氢、储氢、运氢及用氢各主要环节的发展现状、现有的优势,指出了中国氢能产业面临成本问题、氢能基础设施不足、能源效率偏低且与可再生能源发展步骤不匹配、市场需求不足、技术发展存在短板、政策体系不完善等6大障碍与挑战。最后,提出了未来氢能产业发展的5项政策建议：(1)制定行动方案,落实国家氢能发展规划的要求;(2)建设国际、国内双循环的氢能经济体系;(3)发挥氢能优势,建设清洁低碳、安全高效的清洁能源体系;(4)加快氢能科技创新,推动建设氢能科技发展高地;(5)建设氢能应用产业集群发展园区,扩大氢能应用市场。结论认为,“双碳”目标下,中国应发挥氢能作为能源载体和工业原料的双重优势,使氢能产业在保障中国能源安全、推动社会经济转型升级以及保护生态环...     

氢能开发与利用中的关键问题

通过分析利用化石能源及可再生能源制氢和氢气利用过程的能源效率、三废排放对相关产业的带动作用,强调氢能是一次能源高效利用的有效途径,氢能是最清洁的二次能源,发展氢能将有力推动产业创新与产业转型,氢能开发利用中的安全风险是可以控制的。系统完整的技术支持是氢能开发利用的关键,提出了我国开发利用氢能需要深入研究开发的技术与装备。     

国内外氢气长输管道发展现状及分析

氢能作为重要的二次清洁能源,受到世界各能源国的高度重视,随着氢能发展、利用技术的不断成熟和完善,对于大规模集中制氢和长距离输氢来说,管道运输是最经济的方式。国外氢气管道研究起步较早,北美和欧洲等地区先后建成多条氢气长输管线,总里程逾千公里。国内氢能源开发利用较晚,氢气长输管道规模较小,目前仅建成三条几十公里长的氢气长输管道和两条上百公里的煤制气、氢气混合输送管道。在标准体系方面,欧美等地区以ASME B31.12和CGA G-5.6为基础,形成了比较完善的氢气长输管道标准体系,而国内仅有GB 50177和GB 4962用于氢气站的建设和氢气储存等,氢气长输管道领域的标准体系尚属空白。鉴于氢能源的技术、发展优势和国家氢能产业发展规划的需要,建议尽快建立国内氢气长输管道配套标准体系。     

新型固体储氢材料的研究进展

在碳中和的背景下,开发和利用可再生清洁能源已成为全球共识。氢气由于其燃烧时只产生水且热值高、无污染而被认为是较理想的清洁能源,受到全球广泛关注,但安全有效地储存和运输氢气的方法与技术仍然面临重大挑战。通过文献调研,简要介绍了几种固体储氢的新型材料和方法,包括纳米结构多孔碳储氢、生物质合成多孔碳储氢、天然矿物及其加工材料储氢、笼型水合物储氢和沸石-冰储氢等,分析了上述储氢材料和方法的优缺点,对未来可用的良好的储氢材料进行了展望,以期为解决储氢、运氢问题提供新思路。     

人工制氢及氢工业在我国“能源自主”中的战略地位

全球正经历从化石能源向氢能等非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换期。为给我国实现能源体系转型和"能源自主"战略目标提供参考,综述了国内外氢工业的发展现状和发展趋势,探讨了人工制氢、储氢技术的发展途径,明确了氢工业的战略地位。研究结果表明:(1)发展氢工业,是优化能源结构、保障国家能源安全的战略选择,在实现我国"能源自主"的战略中占有重要地位;(2)全球氢工业发展初具规模,人工制氢仍主要依靠化石资源,煤炭地下气化制氢符合我国的国情,具有较大的发展潜力;(3)与氢工业相结合的新能源,将是未来能源消费的主体;(4)电解水制氢将贯穿于氢工业发展的全过程;(5)安全、高效储运氢技术是氢能实用化的关键,液态储氢将是未来主要的储氢方式。结论和建议:(1)氢工业基础设施建设处于起步阶段,但发展迅速;(2)我国发展氢工业,近期应在煤炭地下气化制氢方面取得突破,初步形成产业链;(3)中期促使氢工业成为新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分;(4)远期力推氢能成为我国能源生产与消费结构的重要组成部分,力争实现"氢能中国",依靠新能源等实现国家"能源自主"。     

氢的储存与运输技术现状及可靠性分析

为了解当前氢的储存、运输以及安全可靠性的研究现状,对氢的储存和运输方案进行了深入的探讨,指出氢储存及运输系统风险和可靠性方面存在的问题和未来需要进行的研究,以期为氢的储存和运输、运行可靠性分析提供基础。分析表明,氢安全共同体的建设需要传感器、数据收集和预测等方面技术的共同进步,未来将实现安全方法的现代化,包括定量风险评价方法、蝴蝶结分析法和危险与可操作性分析,逐渐向动态风险评价方法迈进,形成完整的故障预测与健康管理技术。这些方法既能推进安全评估,又能使氢系统的维护和管理具有成本效益。     

气田集输工艺的选择

近几年我国加快天然气工业的发展，开发了几个大型气田，在与外国石油公司的合作开发中，引进了一些先进的技术及设计理念，集气管道从传统的气液分输工艺发展到气液混输工艺。介绍了气田集输采用的新工艺，分析、总结了各种集输工艺的适用场所。     

储氢材料研究进展

氢能是人类未来的理想能源载体,而储氢是氢能实现规模应用的基础。本文综述了储氢材料的种类及其最新研究进展。     

含杂质超临界-密相CO2管道输送工艺参数优化

CO_2输送作为CCUS技术实现的中间环节,承担着将CO_2从捕获地输送到封存点的重要任务,结合原油、天然气管道的经验可知,由于管道输送具有输量大、安全可靠性高、连续性强等优势,是目前最主要的CO_2输送方式。根据国外40多年的CO_2管道输送经验,由于超临界-密相CO_2具有类似于液体的高密度和类似于气体的高扩散性与低黏度,被认为是最经济的管道输送方式。以国内某油田30×10~4 t/a CCUS项目为例,采用Pipephase模拟软件对不同管径的超临界-密相CO_2管道在相同入口参数下进行模拟计算,分析研究不同管径下的管道压力、温度、密度与输送距离之间的变化规律,得出含杂质超临界-密相CO_2最优管道输送工艺参数,为后续我国CCUS项目推广和发展提供理论依据。     

微反应器内低碳醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气是一种清洁、高效且在未来极具潜力替代化石燃料的可再生能源,但目前氢能在运输、储存过程存在的"氢脆"问题制约了其发展。在微反应器内连续、安全且高效进行低碳醇水蒸气重整制氢可为车载燃料电池和分布式加氢站供氢,对氢能替代化石燃料具有促进作用。对低碳醇水蒸气重整制氢反应机理、重整催化剂、微反应器内催化剂载体板以及低碳醇水蒸气重整制氢微反应器的研究进展进行了综述,指出了该制氢技术目前存在的问题,并针对性提出了未来该技术的研究方向。     

分布式制氢技术进展及成本分析

当前,中国交通能源用氢气主要采用20 MPa长管拖车运输,运输效率低且成本较高,一定程度上限制了氢能的大规模应用。分布式制氢由于无氢气长距离运输困扰而受到人们越来越多重视。介绍了分布式甲醇制氢、天然气制氢、碱性电解水制氢、质子交换膜（PEM）电解水制氢以及氨分解制氢的技术进展并分析了制氢成本。分布式甲醇和天然气重整制氢技术较为成熟,原料价格对制氢成本影响较大;两种分布式电解水制氢方式均实现商业化应用,电价是影响制氢成本的重要因素,此外PEM电解水制氢设备初始投资较高,进一步增加了制氢成本;对于分布式氨分解制氢,商用技术有进一步提高,当前阶段经济竞争力低于甲醇制氢,但在碳中和背景下具有一定应用潜力。     

石油储运工程中的安全环保管理问题

随着工业技术水平的不断提高,石油储运工程建设能力不断增强,成本也变得越来越低,但是石油毕竟是带有一定污染性和价值性的物质,其在储存和运输过程中仍然不能避免产生各种各样的安全问题和环境污染问题,因此加强对石油储运工程安全环保管理的研究是十分必要的。本文以石油储运工程为研究对象,对石油储运工程中存在的部分安全环保管理问题进行了简要的阐述,并就如何加强石油储运工程中的安全性和环保型提出了若干建议,仅供业内人士参考。