我国工业领域绿氢发展应用现状与前景分析

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２年我国氢能生产能力为
２
１
１ 碱性电解技术
AWE 电解技 术 是 目 前 最 为 成 熟 的 电 解 技 术,
用氢仍是最大的下游消费领域,消费占比约 ８
３％.我
质为氢氧化钾 (
KOH) 水 溶 液, 以 树 脂 或 石 棉 为
隔膜,电解 水 产 生 氢 气 和 氧 气, 效 率 通 常 在 ６３％
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幅度负荷 调 节、 低 负 荷 功 率 运 行 和 较 快 速 响 应 条
标的重要手段 [２－３].
用化石燃料,电 源 来 自 水 利、风 力 或 太 阳 能 发 电,
重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业
等具有重大战略意义,将成为我国实现 “双碳”目
目前,我国燃料 电 池 汽 车 示 范 城 市 群 建 设 稳
中国煤炭
第 ５０ 卷第 １ 期
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２０２４ 年 １ 月
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★ 清洁利用———北京国华科技集团有限公司协办 ★
引用 格 式: 杨 铮, 温 倩 我 国 工 业 领 域 绿 氢 发 展 应 用 现 状 与 前 景 分 析 [
J] 中 国 煤 炭,２０２４,５０ (
度高、杂质少,经过净 化 后 可 得 到 纯 度 为 ９９
００％
重点发展 方 向. 发 展 氢 能 产 业 对 我 国 应 对 环 境 挑
~９９
９９％ 的高纯 度 氢 气, 同 时 副 产 氧 气. 电 解 水
制氢操作灵活度较高,相较于化工装置可以实现大
战、实现低碳转型、推动能源革命、保障能源安全
国能源体系中发挥重要作用.重点介绍了绿氢发展现状及趋势,分析了绿氢行业存在的主要
问题,指出随着我国绿氢化工项目的加速推进,在行业脱碳进程中应重点考虑不要盲目加快
绿氢的工业应用进程,需要国家层面在绿氢制备和工业消纳领域出台相应的支持政策,同时
建议加快相关标准体系的建设进度.
关键词 “双碳”目标;可再生能源制氢;水电解制氢工艺;竞争力分析;绿氢工业应用
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当作为工业气体原料时,氢能主,但发展
较为迅速 [４].
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２年,全球氢气市 场 规 模 预 计 为 ９８
０
０ 万 t,
合成氨、炼油和甲醇是氢气下游最主要的消费市场,
AEM 电解 技 术 还 处 于 实 验 室 研 发 阶 段,此 处 不 做
研究.
消费 占 比 约 ９
/a,氢 气 产 量 和 消 费 量 进 一 步 增 长 到
４６
４
０万t
/a,合成氨、甲醇、炼油加工和现代煤化工
３６
１
０万t
国氢能市场中纯氢 (纯度不低于 ４N,含燃料电池用
/a,主要
氢、高纯氢和超纯氢)规模增加到２
７
５万t
用于电子和半导体、精细化工和医药中间体、冶金和
在国内外大型项 目 上 应 用 较 多.AWE 电 解 的 电 解
２ 绿氢生产工艺和竞争力分析
２
１ 绿氢生产工艺
目前,以可 再 生 能 源 制 取 氢 能 主 要 有 ３ 种 途
径,分别是水的电化学分解制氢、水的热化学分解
制氢、水的光催化分解制氢.其中水电解制氢是制
取氢气的最主要方法,其生产原理是施加直流电破
坏水分子的氢氧键从而将水分解成氢气和氧气,并
将电能转化为化学能 [６－７].水电解制氢的产品气纯
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但难以 快 速 启 动 或 变 载, 启 停 一 般 需 要 ３０~６０
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n,负荷调节为分 钟 级 响 应,因 而 与 可 再 生 能 源
发电的适配性较差.
我国碱性电解槽装备制造已经基本实现完全自
主,除生产隔膜的树脂材料等部分原料仍需从国外
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域的应用潜力较大.
１ 研究背景
件 [８].基于可再生能源利用的水电解制氢方式不使
装置在运行过程中不会产生各种有害气体和二氧化
碳等温室气体排放,是节能环保的制氢技术.水电
解制氢的主要缺点是目前技术水平下电耗和能耗较
高,氢气产品成本较高.
目前,水电解制氢技术主要有碱性水电解制氢
(
AWE)、 固 体 聚 合 物 质 子 交 换 膜 水 电 解 制 氢
中图分类号 TQ１１６
２;X３８２ 文献标志码 A
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１０８
杨铮等:我国工业领域绿氢发展应用现状与前景分析 ２０２４ 年第 １ 期
玻璃制造、氢燃料电池汽车等行业[５].由于储存和运
０ 引言
输成本较高,氢 能 进 出 口 量 较 小,进 出 口 量 规 模 约
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摘 要 以可再生能源制氢替代化石能源制氢是未来工业领域实现绿色低碳转型的主要
路径之一,我国水电解制氢技术以碱性电解技术为主,适合波动性新能源的 PEM 电解技术
将有较好的发展前景.从经济性和碳排放两方面对绿氢的竞争力进行了分析,认为目前我国
绿氢成本还较高,未来随着新能源电力成本的下降以及碳排放成本的上升,绿氢将逐渐在我
~７０％ .AWE 电解技术 可 使 用 非 贵 金 属 电 催 化 剂
(如 Ni、 Co、 Mn 等 ), 因 而 催 化 剂 造 价 较 低.
AWE 电解槽的负荷调节范围一般为 ３０％~１１０％ ,
１０９
２０２４ 年第 １ 期 中
国 煤 炭
氢能是一种来源广泛、清洁高效、应用场景丰
富的二次能源,是连接可再生能源生产与绿色能源
终端利用的重要载体,被看作是未来最理想的清洁
能源载体.同时氢 气 作 为 原 材 料 工 业 的 重 要 原 料,
也是推动传统工业领域低碳化发展的重要载体.因
此,氢能受到全球 范 围 主 要 发 达 国 家 的 高 度 重 视,
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l,２０２４,５０ (
１):１０８－１１４
DOI:１０
１９８８０/
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０１
０１６
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我国工业领域绿氢发展应用现状与前景分析
杨 铮,温 倩
(石油和化学工业规划院,北京市东城区,１０００１３)
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