油气产业氢能利用的经济性与CO2减排效益分析

中国在实现“双碳”目标和新型能源体系的构建过程中，油气产业发展中氢能利用具备独特的地域、技术和基础设施等优势。为此，总结了氢能产业的技术特点和油气产业发展氢能的优势，提出了4种典型的油气产业氢能发展路径，并运用蒙特卡罗模拟方法，从平准化成本和CO₂减排效益2个方面分析了各路径在不同资源禀赋条件下的发展趋势。研究结果表明：(1)蓝氢路径中，煤制氢耦合碳捕获与封存技术可以凭借其成本和CO₂减排优势作为油气产业氢气清洁化生产的过渡路径；绿氢路径的CO₂减排效益优于蓝氢路径，可以作为中长期的发展路径。(2)在天然气资源丰富、价格低于1.38元/m³的地区，天然气制氢耦合CCS技术具有较好的经济性和CO₂减排效果。(3)年光照有效发电小时数大于1 390 h的油气田布局光伏制氢向加氢站供应清洁氢气将具有一定的经济可行性。(4) 2030年，油气产业布局海上漂浮式风电制氢+天然气掺氢混合使用的业务在风力条件优越、年有效发电小时数大于2 900 h的资源区将具备可行性。(5)其他资源区氢能利...     

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...     

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"。     

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。     

绿氢产业链安全风险与防控技术研究进展

发展大规模绿氢产业是推动我国能源结构转型和实现“双碳”目标的战略选择。利用可再生能源制备绿氢,将规模性替代化石能源制氢,有效降低能源生产消费过程碳排放,支撑构筑新型能源体系。绿氢产业链主要包括上游绿氢制取、中游绿氢储运和下游绿氢应用。通过分析绿氢制取、储存、运输及应用过程的技术发展现状,总结了绿氢生产各环节存在的安全风险;并基于系统安全及保护层安全防护理念,从技术、标准、政策法规、创新平台等方面提出了相应的风险防控建议,为筑牢大规模绿氢利用安全基础,保障绿氢产业安全高质量发展提供参考思路。     

“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...     

碱性水电解制氢装置大型化的研究进展

发展基于水电解制氢的绿色氢能有助于消纳波动的可再生能源“弃光”“弃风”并显著降低氢能成本。碱性水电解制氢技术是未来大规模制备绿氢、连接可再生能源与高碳排放行业、协同实现“双碳”目标的关键性技术。实现绿氢低成本制取的核心是高效大功率碱性水电解制氢装置的高效化、规模化、大型化研制。碱性水电解制氢装置大型化技术攻坚与装备研发的重要方向是高电流密度、大功率和低能耗。电解槽的性能参数决定了整个系统的技术性能。文中从电解槽关键材料的研究、电解槽结构设计优化及相应配套设备大型化面临的挑战等方面描述了实现碱性水电解制氢装置大型化发展的方向。     

“碳中和”目标下分布式制氢技术优选

氢气因其使用过程“零碳排放”,是未来“碳中和”目标下的重要能量载体,并将在交通运输行业中发挥重要作用。然而氢气的体积密度小,运输成本高,在生产和储运过程中存在二氧化碳排放。为了选择合适的制氢用氢方式,对不同氢气运输方式的经济性和能耗进行了系统分析,对不同制氢技术的二氧化碳排放量进行了计算和对比,并分析探讨了制氢过程的二氧化碳减排路径。研究结果表明：(1)分布式站内制氢可以作为降低氢气储运成本,减少二氧化碳排放的重要制氢方式.其制氢技术包括天然气转化制氢、甲醇裂解制氢、水电解制氢和氨分解制氢4种;(2)以水电解制氢和氨分解制氢为基础可开发无二氧化碳排放的制氢技术,如采用分布式风电和分布式太阳能发电配合水电解制氢,可实现制氢和加氢过程的二氧化碳零排放,以可再生能源的弃电生产“绿氨”结合氨分解制氢也可实现二氧化碳零排放;(3)分布式“绿电”需要面临风电或光伏发电选址、储能系统建设以及投资大幅增加的问题,而弃电生产“绿氨”同样面临大量稳定的电源、降低氨合成的能耗以及较大的投资问题。结论认为,以“绿电”为基础的分布式制取“绿氢”技术,是氢能应用于交通领域的发展趋势,同时,经济稳定的“绿电”生产是...     

宝丰太阳能电解水制氢综合示范项目正式投产

正宝丰能源集团在于北京举行的应对气候变化"碳中和3060"论坛上宣布,国家级太阳能电解水制氢综合示范项目正式投产。宝丰由此成为中国首个用新能源替代化石能源真正实现"碳中和"路径的工业企业。该项目包括20万千瓦光伏发电装置和2万标准立方米/小时的电解水制氢装置,为已知全球单厂规模最大、单台产能最大的电解水制氢项目,开辟了一条技术、经济可行的科学实现碳中和路径。     

氢将成为未来的燃料

正随着寻找替代逐渐减少的化石燃料供应的能源竞争持续快速发展,氢可能在未来发挥至关重要的作用。日本已宣布有意成为世界上第一个"氢能社会"——到2020年开放35个氢加气站。日本丰田汽车制造商预计,到2050年30%的汽车将由氢提供动力。但在最新一期《MRS能源与可持续发展》杂志,科学家们对大规模可持续无碳制氢技术是为未来无化石燃料时代准备的最佳途径提出质疑(现在氢气是用天然气生产的,产生大量副产品碳)。     

“碳中和”的内涵、创新与愿景

地质作用引起的全球性气候变化是地质历史时期5次全球性生物大灭绝的主要诱因之一。人类工业化活动导致生态系统遭到严重破坏,大气CO_2温室效应加剧,生存环境面临威胁与挑战。碳中和目标是人类面对气候变化危机的主动作为和共同追求,探究"碳中和学"的理论与技术内涵、科技创新体系和发展前景,具有深远的意义。研究结论认为:(1)碳中和体现"能源学"与"碳中和学"的理论内涵,包含碳减排、零碳、负碳、碳交易等;(2)碳中和催生以CCUS(碳捕集、利用和封存)/CCS(碳捕集与封存)为核心的碳工业和以绿氢为核心的氢工业等新产业;"灰碳"和"黑碳"是CO_2的两种应用属性,"碳+""碳-""碳="是碳中和的3种产品与技术;(3)中国实现碳中和目标面临三大挑战:一是能源转型规模大,碳中和实现周期较短;二是能源转型过程中存在着安全不确定性、利用经济性、颠覆性技术难预测性等问题;三是转型后可能面临新的关键技术"卡脖子"和关键矿产资源"断链子"等风险;(4)基于目前的认知预判能源领域的十大颠覆性技术与产业包括煤炭地下气化、中低熟页岩油原位开采、CCUS/CCS、氢能与燃料电池、生物光伏发电、天基太阳能发电、光储智能微网、超级储能、可控核聚变、智慧能源互联网,同时碳中和需要实施节能提效、减碳固碳、科技创新、应急储备、政策支撑五大战略协同工程;(5)未来我国不同能源类型定位各有侧重,煤炭将发挥保障国家能源战略"储备"与"兜底"作用,石油将发挥保障国家能源安全"急需"与民生原料用品"基石"作用,天然气将发挥保障国家能源"安全"与新能源最佳"伙伴"作用,新能源将发挥保障国家能源战略"接替"与"主力"作用;(6)碳中和是绿色化工业革命、减碳化能源革命、生态化科技革命的重大实践,将为人类社会、环境与经济带来新的深刻变革;(7)碳中和进程中需遵循"技术的颠覆性突破、能源的安全性保障、经济的可行性实现、社会的稳定性可控"4项原则,重点依靠科技创新与管理变革保障国家能源"独立自主"与碳中和目标的实现,为宜居地球、绿色发展、生态文明建设做出中国贡献。     

“双碳”目标下海洋油气资源高效利用的关键技术及展望

在中国“碳达峰、碳中和”目标下,作为我国油气资源最大增长潜力来源的海洋油气资源的高效利用显得更加重要。以油气资源分子工程与分子管理为指引,分析了中国海洋石油与南海富碳天然气开发面临的机遇和挑战,重点介绍了原油（重油）直接制化学品与材料（DPC）技术、CO₂-CH₄干重整（DRM）技术、CH₄直接转化技术、合成气与烯烃氢甲酰化生产醛醇技术、耦合非化石能源（绿电）制氢（绿氢）的富碳天然气直接生产碳中性燃料和化学品等技术,并结合中国海油的实践探讨相关科学与工程问题,给出了相应建议与展望。     

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。     

大规模光伏制氢光-氢协调控制研究

绿氢利用是碳中和的有效途径，大规模绿电制氢是氢能生产的主要方式之一。新能源出力具有波动性，会降低绿氢制备稳定性。光伏、制氢系统具有调节潜力，可以在安全运行前提下，为系统提供调节资源。为满足石化企业新能源发电-绿氢制备多种控制方式要求，探索光伏、制氢联合调节方法，实现源-网-荷协同控制。通过改进光伏最大功率点跟踪方法，提出光伏非最大功率点运行方法，增加光伏调节能力；提出制氢系统压力/功率切换控制方法，提高制氢电源响应速度。对光伏-制氢系统最大量绿氢制备、增加发电能力、减少发电量、光照等条件变化情况下出力调节进行模拟计算，验证了控制方式的可行性，提高了系统调节能力。     

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。     

能源转型在甘肃 ——专访甘肃中油交通油品有限公司党委书记、纪委书记、董事长王福荣

作为"对环境友好的"清洁能源,天然气的地位日益上升,市场前景十分广阔.特别是我国提出碳达峰、碳中和目标承诺后,作为一家化石能源企业,如何实现碳中和、实现二氧化碳"零排放",能源转型的背后更显现出天然气业务发展的重要性.     

集中式制氢技术进展及成本分析

氢能具有质量能量密度大、来源多样化、应用场景丰富、终端零排放等特点,在保障国家能源安全、应对气候变化、推动产业升级、实现高质量发展等方面具有重要意义。本文重点介绍集中式制氢的主要类型,包括天然气制氢、煤制氢、工业副产氢和电解水制氢,并分析其制氢成本。对于煤制氢和天然气制氢,技术比较成熟,全球范围内应用广泛,原料价格对成本影响较大;对于工业副产氢,现阶段最具市场竞争力;对于电解水制氢,发展潜力最大,若与可再生能源结合,生产的氢气属于“绿氢”,更符合未来绿色能源需求。     

新能源制氢技术发展现状及研究进展综述

本文分析了碳中和背景下我国氢能发展的必要性,整理了当前我国氢能发展的相关政策,总结了当前可再生能源制氢技术的研究和应用现状,重点聚焦生物质制氢和电解水制氢两大技术的发展现状和趋势,阐述了各类制氢技术的优势和缺点,为我国氢能技术的发展提供借鉴。     

"双碳"目标下中国天然气发展的关键问题

为深入探讨天然气在中国"碳达峰""碳中和"进程中的角色与发展前景,研究分析天然气在电力系统调峰、替代煤炭、撬动氢能产业发展等领域与其他能源的比较优势,认为天然气将在中国能源转型中起关键支撑作用,主要体现在3个方面:一是在构建以新能源为主体的新型电力系统的过程中气电充当主要调峰电源;二是天然气将补位(补充增量)和替代(替...     

“碳中和”背景下的液氢发展之路探讨

全球环境问题的凸显加速了能源结构向降低化石燃料依赖方向的转型,以风光发电为代表的可再生能源得到快速发展,其中氢能的发展成为热点之一。随着氢能规模化发展,液氢是突破整个氢能体系规模化、商业化运营瓶颈的必由之路,也是实现“碳中和”目标的必由之路。为此,以可再生能源与液氢结合的电氢体系为基础,制订了基于液氢的产业发展路径,分析了液氢路线优缺点,探讨了“碳中和”目标下液氢所应承担的角色,梳理了液氢加氢站中液氢储运的液氢加氢（L-LH2）、高压气氢加氢（L-CGH2）、高压低温加氢（L-Cc H2）三种技术模式,指出了液氢产业链需要解决的难题。研究结果表明：(1)参考国外氢能发展路线和LNG的发展历程,建立可再生能源与液氢结合的电氢体系,制订基于液氢的产业路径,可实现新能源的优势互补良性发展;(2)液氢路线具有储存和运输方便、安全性高、纯度高等优点和技术难度大、能耗较高等缺点,与风光电结合可规避因能耗高而成本高的缺点;(3)“碳中和”目标下液氢承担了储能介质、能源媒介、工业原料三大角色,将在储能领域发挥重要作用;(4)液氢产业链需要解决的主要难题包括中大型氢液化装置、大型液氢球罐、高压液氢泵、液...