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杜奕樊:德国氢气管网+固定式质子交换膜燃料电池介绍&对中国实现双碳目标的启示
作者:官方 来源:氢启未来网 所属栏目:精彩演讲 发布时间:2022-05-06 09:31
[ 导读 ]4月28日由氢启未来网主办的氢能大咖分享汇——西部氢能发展研讨会顺利召开,来自贵州氢能效率能源科技有限公司联席CEO杜奕樊先...

4月28日由氢启未来网主办的氢能大咖分享汇——西部氢能发展研讨会顺利召开,来自贵州氢能效率能源科技有限公司联席CEO杜奕樊先生为大家带来报告《德国氢气管网+固定式质子交换膜燃料电池介绍&对中国实现双碳目标的启示》。

以下为杜奕樊先生演讲大致内容:

现如今太阳能和风能被大众认知为对抗全球气候变化的主要途径,但由于其存在局限性,所以发展氢能是实现能源转型不可忽视的重要手段。

德国的供暖需求波动范围大,有数据显示德国运用的抽水蓄能和电池蓄能容量是0.04TW,弥合季节性供需差距需要扩大800倍储存能力,这也是不现实的。而德国的输气管网容量已经达到260TWh,使用输气管网储能让弥补这一缺口成为现实,这就是为什么输气管网对于未来保障可再生能源驱动能源转型与实现“双碳”目标如此重要。输气管网是大规模储存能源最具有经济性的形式之一,在德国大约95%的管道也是输气管网的主要组成部分,并适用于纯氢气。

氢气可以被使用于所有的经济领域,搭载了燃料电池系统的交通工具、工业生产以及使用环境友好设计理念的燃料电池热电联供系统。如果在燃料电池系统中使用氢气,不仅不产生二氧化碳的排放,也不会产生氮氧化物及其他排放。

氢气不仅在使用上占优,未来在成本上也会变得更加低廉,使用电解装置将可再生能源转化为氢气,再使用氢气生产绿色甲烷,很显然氢气本身更为便宜、效率更高,这也适用于热化学气化技术制氢的过程。如果有生物质、污泥等固体原料,制氢也仍然比制甲烷便宜,同样在化学工业中,也有大量可利用副产物的氢气,只有在使用生物质气体制氢时,氢的成本才会略高于甲烷,但在整个制氢产业中占很小比重。

另一方面,氢能的发展也有一些障碍需要跨越。德国已在对不同的塑料管道进行测试,塑料管道通常被用于市区的输气网,现阶段经过检验,它们和氢气也具有较好的适配性。天然气和氢气都没有气味,如果出现泄露,将无法通过气味进行探测,这就是为什么在20世纪天然气中加入气味剂,发生泄漏时也能够及时地感知。然而天然气气味剂不适配于氢气,目前正在对4、5种气味剂进行试验,并且未来将会被批准上市。此外,德国正在推进氢气对传统天然气的取代并规划建设输气管网中枢,在全德建设纯氢气管道,旨在通过该纯氢气管网连接德国的所有区域,连接不同的产氢与用氢方与之相配套的建设标准也正在更新完备中,计划在2040年前建设5900公里的输氢管网。

那固定式燃料电池系统的作用又是什么呢?固定式燃料电池热电联供系统主要使用在商业及家用这两个领域,在德国的能源消费中市场巨大,占据了40%的比重。但许多人,尤其是媒体和政府却没意识到,热能在这些能源消费中占据了70%的比重,而电力只占到了能源消费中的30%,这也是为什么应当通过去中心化的固定式燃料电池系统建立基础设施,热能就可以被利用起来而不致浪费。与此同时,燃料电池系统也可以通过控制中心打造虚拟电厂,从而助力电网稳定,并在缺乏阳光或者风力不足时进行发电,同时所产生的热能也可以为消费者所使用。这就是为什么HEE氢能效率团队认为,它是未来能源基础设施的重要组成部分,如果生产可再生的电力与热能,以100KW燃料电池系统为示例,每一个系统每年可减少850吨碳排放。

以上就是关于德国的一些基本情况。

再来看中国,减少90亿吨碳排放的“双碳”目标是一个非常巨大的挑战,与德国较为不同的是,供暖需求在工业领域占了相当大的比重。北方地区供暖需求为220亿平方米,同时在南方地区也有100亿平方米的需求,二氧化碳排放俩仅在北方就有5.5亿吨。

另外值得注意的是,中国每年有20亿吨的新增建筑面积以及43.57亿平方米旧改面积,使得新增供暖面积达到15亿平方米。这也说明了热电联供系统和氢能基础设施的巨大潜力。

中国与欧洲的情况有所不同,在欧洲,城市和基础设施不会有过多新的建设,在已有的体系上建立新的设施相当困难,中国仍有大量新的规划区域及旧改区域,在国内或者国外立场上,这都是一个很大的机遇。

杜奕樊建议在城市规划的初期就考虑将氢能基础设施纳入其中,目前HEE氢能效率已在贵阳市经济开发区规划了65平方公里的氢能基础设施,包括电解水制氢装置、生物质热化学气化制氢装置、市区输氢网络、以及多种途径的应用,通过这种方式,贵阳经济开发区可以建立未来氢相关的基础设施,获得相关经验、吸引产业聚集。

此外杜奕樊建议燃料电池热电联供系统可规划运用于如商业及酒店的特定范围示范项目中,以及根据规划的电力系统削峰填谷。优势体现在生产高效可再生电力同时不会造成排放,通过不断的技术探索获取更多经验。与此同时,可增加其他的效益,比如同时供暖和制冷,将能够产生多种多样的连接点。

在最后,杜奕樊先生给出了两点建议,第一是氢能自上而下的规划;第二是着重于小型示范项目的打造。Stephan及HEE氢能效率团队坚信,氢能源将是解决未来能源转型最契合的答案。

HEE氢能效率

在全球环境问题严峻,能源亟待转型的形势下,HEE氢能效率主动承担行业责任,积极配合政府号召,致力于以可再生能源打造氢能社会并实现氢能经济全球化,推动氢能产业在贵州乃至全球范围内的落地,以其自主研发并已经实现小规模投产的100KW质子交换膜燃料电池作为技术储备,助力推进国内外氢能产业项目形成。该系统设计集约,总效率超过95%并具备黑启动能力。HEE团队坚信,氢能源将是解决未来能源转型最契合的答案。

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