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新能源的发展趋势是怎样的?

发布时间:2023-07-21 12:30:02 行业动态
新能源的发展趋势是怎样的?:来源:《财经》杂志11月7日

BP最新年度能源统计报告显示,2021年,全世界直接使用化石燃料排放的二氧化碳达到340亿吨,如果算上泄漏的甲烷和其他温室效应气体,总排放相当于390亿吨二氧化碳。按照现在的节奏,别说实现控温1.5℃的目标,2℃的目标都可能落空,借用BP首席经济学家斯宾塞·戴尔(Spencer Dale)先生的话说就是,世界依然走在不可持续的道路上。

毫无疑问,绿色电力,也就是可再生的光伏太阳能和风能将是减排的主力军,但在光伏和风能装机飞速增长的情况下,如何能保证不再有弃光弃风的事情?如何解决由于光伏和风能资源分布与负荷中心错位的问题,是长距离高压输电还是用天然气管网来输氢,哪个更合算?

根据《氢能革命》中的预测,2035年电解槽资本支出将降低到170$/kW,绿氢生产成本达到22-28$/MW,为绿电成本的2.3-2.5倍,将基本具备商业投资的边界条件。
运输——

氢能可借力天然气管网,氢能的主要神奇之处还在于它能通过天然气管网设施(运输存储甲烷分子),通过氢能燃料电池与电网(电子流动)耦合互补,实现跨区域、跨季节的调节作用。这时就会面临到底是通过高压电网长距离输电,还是通过天然气管网输送氢能?我认为看电网或管网哪个更有效即可。如果是已有电网且容量有余,就可以考虑输电;如果没有富余电网,但是有天然气管网,那就考虑管网输氢。如果都没有,必须新建基础设施,需要从距离、已有配套设施、负荷中心具体需求等方面做完备详细的分析,没有唯一的答案。

存储——

其实天然气管道本身就是体积巨大的储氢场所,因为加压就可以增加管道里的存量。而更让人欣喜的是,可以将氢储藏于地下盐穴储气库。盐穴壁致密结实,能够承受20兆帕以上的压力,体积在几万到上百万立方米,是储氢的理想场所。雪佛龙公司在美国得克萨斯利用盐穴储氢有几十年的历史,英国有三处盐穴储气库都用来储氢。

盐穴之外,废弃天然气田虽然在一定的条件下可以储存天然气,但是否也能用来储存氢气,需要认真研究做可行性分析。比较棘手的问题是,氢分子十分活跃,有可能和其中的微生物,硫或者岩石中的矿物质发生化学反应。但总体来说,地下储气库的储藏成本在10美元/毫瓦时,和制造运输成本相比还是很小的。

使用——

氢进万家早已有之,在天然气发电领域,大型燃气轮机发电,据西门子最近的报告,可以掺混75%的氢。国内也已经有类似的试验,2022年6月,国家电投下属的北京重燃已经启动了燃气轮机掺氢30%的试验。燃气小锅炉改为烧氢气或者氢气天然气的混合气体也都是能做到的。在家居端,其实我们使用氢也早有历史。在天然气还没有大规模进入城市之前,我们家里用的都是人工煤气,其主要成分是氢气和一氧化碳。现在如果改成氢能和天然气,那是没有大问题的。

在和大众生活密切相关的交通领域,氢能燃料电池驱动的车辆是否有竞争力?我们必须仔细分析综合能效。内燃机车辆总能效平均只有20%,而电动车(乘用车)平均能效能够达到80%,燃料电池驱动的车辆平均能效大概是36%,难以与电动车竞争。这也正是现在特斯拉和众多电动车能够辉煌的原因。

但是,如果是大马力的卡车,特别是重卡车,或者物流车,这时电池的自重就成了重大问题,因为很大一部分电能要用来承担车的自重,里程必然受到限制。氢燃料电池,具有一个显著特点,就是单位质量的能量(注意不是单位体积)是最大的——每公斤氢相当于40度电,是同样质量汽油的3倍,是同样质量锂电池的100多倍,缺点是体积较大。那么在兼顾电池体积和质量(也就是总能量)的前提下,在体积相对较大的车辆上——卡车, 特别是重卡、物流车上,氢燃料电池就会显示较强的竞争力。市场已经开始证明这一点,中国的路面上已经跑着将近1万辆氢燃料电池物流车。

冶金、航运、航空航天、化工、水泥等行业,越是难减排的行业,氢能越有用

观感:

当前的新能源发展已经度过了当年路线探讨的阶段,非此即彼、厚此薄彼的时代已经过去,太阳能、风能、水能、核能等等多种能源的应用越来越向着规模化、分布式两个方向发展。氢能作为一种能量存储介质,以其高能量密度、便捷的存储、运输、加充,以及清洁的反应产物,在能源领域存在着巨大优势。当然相较动力电池,国内氢能在发展上还有很多技术层面的问题需要解决,但其优势不容忽视,也将成为未来的一个重要的发展方向。

如果说未来国内还有什么对氢能发展的可能阻碍的话,我觉得有最有可能是电动汽车动力电池的既得利益集团和当前已经形成的生态圈。当然在技术爆炸、在各方智库都具有全球战略眼光的时代,大家的行为很容易预判——与其阻挡,不如主动出击、主动发展,抢占先机。

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