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氫能與燃料電池技術(shù)路線圖

 昵稱9950369 2016-02-28

翻譯/楊征,、王海龍

工業(yè)和信息化部賽迪研究院

譯自: Technology Roadmap: Hydrogen and Fuel Cells,,June 2015 by International Energy Agency



隨著全球工業(yè)化進(jìn)程不斷加快,化石燃料消耗量日益增加,,對(duì)環(huán)境造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重,,迫切需要尋找一種作為替代品的清潔燃料。氫的來(lái)源豐富,,不僅可以由其他能源來(lái)生產(chǎn)氫能,,而且氫能可以高效地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。作為一種能源載體,,氫在交通,、工業(yè)和建筑等各個(gè)領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用,并且使用氫能可以提高能源系統(tǒng)的靈活性,。為此,,需要對(duì)氫能和燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)、未來(lái)發(fā)展方向和重點(diǎn)進(jìn)行研究,。


一,、氫能源的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

氫能源在國(guó)際上廣泛應(yīng)用在交通、工業(yè),、建筑等領(lǐng)域,,極大豐富了能源構(gòu)成,降低了傳統(tǒng)化石燃料對(duì)環(huán)境的影響,。


(一)交通領(lǐng)域

在交通領(lǐng)域中,,用氫燃料電池取代化石燃料給汽車提供動(dòng)力,能夠有效地解決空氣污染,、噪音污染和CO2排放帶來(lái)的全球氣候變暖等環(huán)境問題,。


氫燃料優(yōu)化汽車效率。氫燃料電池電動(dòng)汽車從本質(zhì)上講是一個(gè)電動(dòng)汽車,。氫氣儲(chǔ)存在車上的高壓罐內(nèi),,通過(guò)燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化成電能給汽車提供動(dòng)力。能量?jī)?chǔ)存在電池里面,,使用電池里的電能可以優(yōu)化操作效率,。由圖1可以發(fā)現(xiàn),,與內(nèi)燃機(jī)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車相比,氫燃料電池能明顯的降低碳排放量,同時(shí)其最大行駛里程可以達(dá)到純電動(dòng)汽車的3倍,。


 

氫燃料電池汽車價(jià)格居高不下,。2015年,豐田公司宣布最新的氫燃料電池汽車在試運(yùn)行期價(jià)格是6萬(wàn)美元,,但是該價(jià)格可能主要反映的是客戶的支付意愿,而不是生產(chǎn)汽車的成本,,因?yàn)闅淙剂想姵仄嚹壳爸饕轻槍?duì)高收入群體和汽車技術(shù)愛好者,,并且要求在居住地附近有相應(yīng)的加氫站。到現(xiàn)在為止,,只有美國(guó),、德國(guó)、日本和韓國(guó)的部分城市擁有了配套的加氫站,。通過(guò)表1的汽車動(dòng)力方案成本之間的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),,與其他幾種汽車供能方式相比,燃料電池汽車的價(jià)格雖然目前價(jià)格很高,,但未來(lái)有很大的下降空間,,到2050年可以下降到現(xiàn)在價(jià)格的55%左右。



降低成本是發(fā)展氫燃料汽車的關(guān)鍵,。從表2可以看出燃料電池系統(tǒng)的高成本增加了整個(gè)汽車的成本,,未來(lái)的主攻方向是如何在減小成本的同時(shí)延長(zhǎng)使用壽命。降低燃料電池系統(tǒng)的成本從理論上講是可行的,,并且很大程度上決定了整個(gè)汽車的成本,。但是高壓罐的成本卻很難下降,因?yàn)楦邏汗薜某杀竞艽蟪潭壬先Q于昂貴的復(fù)合材料,,所以目前的研發(fā)重點(diǎn)集中在降低高壓罐的復(fù)合材料成本,。電池和電力控制系統(tǒng)的成本隨著技術(shù)的進(jìn)步都會(huì)有一定的下降,因?yàn)椴牧系南拗撇粫?huì)下降得太多,,但是高技術(shù)的融入會(huì)延長(zhǎng)電池使用壽命,,從而提高整個(gè)汽車的使用性能。




(二)工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域中,,氫氣一直是最重要的原材料之一,,并且通過(guò)氫的使用可以使精煉等行業(yè)達(dá)到基本無(wú)碳排放。到目前為止,,氫的制造和使用都局限在工業(yè)領(lǐng)域中,,主要用途是作為化工行業(yè)的原材料。在過(guò)去,,石油化工企業(yè)主要通過(guò)石油裂解來(lái)制造氫氣,,但是現(xiàn)在,隨著對(duì)氫氣需求的增加,企業(yè)開始更多地使用天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)氫氣,。大部分的氫氣在精煉行業(yè)作用是加氫處理,、加氫裂化和精煉過(guò)程中脫硫等,不斷地追求高品質(zhì),,導(dǎo)致了對(duì)氫氣需求的不斷增長(zhǎng),。除了常規(guī)的燃料精煉,由木質(zhì)纖維素生產(chǎn)的生物燃料也需要相當(dāng)數(shù)量的氫氣用作加氫脫氧,。氫氣還可以在鋼鐵生產(chǎn)中可用作還原劑,,取代部分焦炭的使用,同時(shí),,氫氣也是鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物的一部分,,但是在大多數(shù)情況下,這些廢氣直接被用來(lái)燃燒,,如果能把其中的氫氣收集起來(lái)就可以減少利用化石燃料生產(chǎn)氫氣的壓力,,從而提高整體能源使用效率,減少碳排放,。


(三)建筑領(lǐng)域

在建筑領(lǐng)域中,,運(yùn)用氫能微型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組技術(shù)可以極大地提高能源利用效率,建設(shè)節(jié)能環(huán)保型建筑,。微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置可以利用發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱來(lái)供暖,,這可以顯著提高建筑物整體能源效率。當(dāng)前大部分地區(qū)都采取分布式發(fā)電和供熱系統(tǒng),,在沒有集中供熱網(wǎng)的區(qū)域,,應(yīng)用這種微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置,就有很大的優(yōu)勢(shì),。目前已經(jīng)可以在市場(chǎng)上買到很多利用天然氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),。用燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可以提高燃料的使用效率,在如今的技術(shù)水平下,,燃料電池微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電效率是42%,,比內(nèi)燃機(jī)微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)高出10%,但是不足之處是燃料電池微聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的成本太高,。


二,、氫能和燃料電池關(guān)鍵技術(shù) 


氫能和燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)主要是氫能的生產(chǎn)工藝、燃料電池技術(shù),、氫燃料的運(yùn)輸與配送,,以及可再生能源集成等。


(一)氫氣生產(chǎn)工藝

氫氣的生產(chǎn)工藝主要有蒸汽甲烷重整和電解制氫兩種,,如表3所示,,兩種生產(chǎn)方式各有優(yōu)缺點(diǎn),,可以根據(jù)加氫站的布置情況來(lái)選擇。



      

蒸汽甲烷重整,。目前,,大約48%的氫氣是由天然氣通過(guò)蒸汽甲烷重整工藝生產(chǎn),即在高溫,、催化劑的作用下,,甲烷和水蒸氣發(fā)生的反應(yīng)生成氫氣的過(guò)程。如果廢氣中的二氧化碳濃度較高時(shí),,蒸汽甲烷重整工藝就需要采用CO2捕捉與封存技術(shù),,來(lái)控制碳排放量。用這種方法大規(guī)模生產(chǎn)氫氣的成本主要由天然氣價(jià)格決定,,例如目前美國(guó)天然氣的價(jià)格是每千克0.9美元,,歐洲的天然氣每千克2.2美元,,日本的天然氣每千克3.2美元,。重整工藝并不局限于使用天然氣,所有富含氫元素的氣體都可以用重整工藝生產(chǎn)純凈的氫氣,,同時(shí)氫氣也可以從其他化石資源中生產(chǎn)出來(lái),,如煤、生物質(zhì)或有機(jī)廢料等,。


電解制氫,。電解法是通過(guò)施加一個(gè)直流電把水分離成氫氣和氧氣,把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,。對(duì)于僅使用電能作為輸入能量的電解槽(無(wú)外熱),,隨著電池電壓的升高,制氫效率會(huì)降低,,而產(chǎn)氫速率卻會(huì)提高,。因此對(duì)于給定幾何形狀的電解槽,工程師需要平衡電解槽效率和產(chǎn)氫量之間的關(guān)系,。不同類型的電解槽可以按電解質(zhì)和電荷載體的不同,,分成堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽等,。堿性電解槽是目前最成熟的技術(shù),,并且投資成本比其他的電解槽要低很多,但是質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽更有希望降低成本和提高效率,。選擇電解槽工藝需要找到一個(gè)減少投資成本和實(shí)現(xiàn)效率提高的平衡點(diǎn),。由圖2可以看出質(zhì)子交換膜電解槽在成規(guī)模生產(chǎn)時(shí)有望進(jìn)一步降低成本。



(二)氫燃料電池技術(shù)

氫燃料電池不僅高效能,,而且環(huán)保,,尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池,,未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。


氫燃料電池的高性能,。氫燃料電池是通過(guò)含有大量氫氣的燃料與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能,,而不是利用燃燒來(lái)供能。相比于其他把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程,,它的發(fā)電效率更高,,通常能達(dá)到32%-70%。一般而言,,燃料電池里的燃料除了氫氣,,還有天然氣、甲醇和柴油等其他液體燃料,。如果使用的是純氫氣,,燃料電池的排氣是水蒸氣,那么它對(duì)環(huán)境的影響可以忽略不計(jì),。雖然使用了烴類的燃料,,就會(huì)有二氧化碳的排放,但是即便這樣,,使用燃料電池仍具有減輕碳排放的環(huán)境價(jià)值,。


燃料電池類型。燃料電池可以根據(jù)它們膜的類型和操作溫度分成不同的類型,。燃料電池可分為:(1)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),;(2)堿性燃料電池;(3)磷酸型燃料電池(PAFC);(4)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC);(5)固體氧化物燃料電池(SOFC),。


質(zhì)子交換膜燃料電池,。質(zhì)子交換膜燃料電池是燃料電池電動(dòng)汽車最適合的選擇。類似于電解槽,,燃料電池也有一個(gè)電效率和功率輸出的平衡,。電效率在低負(fù)載時(shí)很高,且隨著功率輸出的增加而降低,。質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性燃料電池的操作溫度比較低,,在80℃左右,另外的燃料電池操作溫度就比較高,,可以達(dá)到600℃(固體氧化物燃料電池),,這使得它們可以適用于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中。


(三)氫燃料運(yùn)輸與配送

氫燃料的廣泛應(yīng)用,,依賴完善的氫燃料運(yùn)輸配送基礎(chǔ)設(shè)施,,來(lái)保障氫能的高效使用。


加氫站,。加氫站是燃料電池電動(dòng)汽車燃料供應(yīng)鏈中一個(gè)至關(guān)重要的因素,,提供盡可能多的加氫站是實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者利益的先決條件,。加氫站的設(shè)置在很大程度上是由每日氫燃料的需求量、車載氫燃料的儲(chǔ)存方式,,以及氫燃料的制造和運(yùn)輸方式等決定的,。確定一個(gè)加氫站大小是關(guān)鍵的一步,一個(gè)小的加氫站初始階段可能每天只需要50kg到100kg,,但是在成熟以后的市場(chǎng)里,,加氫站每天可能會(huì)需要2000kg氫燃料。加氫站的氫燃料可以由下面的兩種途徑來(lái)提供:(1)從一個(gè)集中生產(chǎn)氫的工廠運(yùn)輸?shù)郊託湔?;?)在加氫站里用較小規(guī)模的電解槽和天然氣蒸汽重整生產(chǎn)氫氣,。每種方法都各有優(yōu)點(diǎn)和不足:大規(guī)模、集中式制氫在大規(guī)模經(jīng)濟(jì)下盡量減少了制氫成本,,但卻需要運(yùn)輸氫燃料,,這增加了使用氫的成本;在分散制氫,、小規(guī)模制氫的情況下,,減少了運(yùn)輸和配送成本,但是卻增加了制氫的成本,。因此,,尋找最佳的網(wǎng)絡(luò)配置需要詳細(xì)分析并考慮多種因素,,如制氫資源地理分布,、現(xiàn)存基礎(chǔ)設(shè)施情況和加氫站預(yù)計(jì)氫燃料需求量等。


氫氣運(yùn)輸和配送,。氫氣的運(yùn)輸和配送方式主要有三種:氣體管運(yùn)輸,、液化罐運(yùn)輸和管道運(yùn)輸(如表4)。在選擇氫氣的運(yùn)輸方式時(shí),,需要綜合考慮的固定成本和可變成本,。氣體管運(yùn)輸投資成本最低,但由于輸送容量小,,可變成本很高,;與之相反的則是管道運(yùn)輸,高投資成本增加了固定費(fèi)用,,但卻降低了可變成本,。選擇運(yùn)輸途徑時(shí)需要考慮很多因素,其中加氫站氫氣需求量和運(yùn)輸配送距離是兩個(gè)最重要的因素,。目前在管道運(yùn)輸方式上已經(jīng)有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn),,美國(guó)現(xiàn)有的氫氣管道系統(tǒng)已達(dá)2400公里,歐洲已經(jīng)接近1600公里,。加氫站與氫燃料運(yùn)輸配送技術(shù)之間的聯(lián)系是顯而易見的,,對(duì)于小加氫站,,可以采用氫氣氣體罐運(yùn)輸或者現(xiàn)場(chǎng)制氫,而對(duì)于日用氫量大于500kg且沒有現(xiàn)場(chǎng)制氫的加氫站,,液化運(yùn)輸和管道運(yùn)輸是最好選擇,。因此,加氫站的設(shè)置決定了氫燃料運(yùn)輸路徑的選擇,。



(四)可再生能源集成

氫能高效轉(zhuǎn)化為電能,。能否保障電網(wǎng)的供應(yīng)可靠性是集成可再生能源的關(guān)鍵所在,這很大程度上取決于能源的儲(chǔ)存方式,。用光伏,、風(fēng)能和潮汐能等可再生能源來(lái)發(fā)電,可以解決困擾整個(gè)世界的能源問題和環(huán)境問題等,。但是,,可再生能源具有間歇性和分散性的特點(diǎn),這對(duì)需要以最大限度保證電力供應(yīng)可靠性的電網(wǎng)系統(tǒng)提出了全新的挑戰(zhàn),。對(duì)于長(zhǎng)期的大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng),,儲(chǔ)存能源的能力是有限的,而且電解槽和燃料電池等技術(shù)組件非常昂貴,,我們需要在低成本的前提下保證能源儲(chǔ)存系統(tǒng)的儲(chǔ)能效率,。


地下儲(chǔ)氣庫(kù)。將生產(chǎn)的電能轉(zhuǎn)化為氫氣,,再把液態(tài)氫注入地下空間而形成一個(gè)地下氫氣儲(chǔ)氣庫(kù)無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇,。地下儲(chǔ)氣庫(kù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)儲(chǔ)存量大,機(jī)動(dòng)性強(qiáng),,調(diào)峰范圍廣,;(2)經(jīng)濟(jì)合理,雖然造價(jià)高,,但是經(jīng)久耐用,,使用年限長(zhǎng)達(dá)30到50年或更長(zhǎng);(3)安全系數(shù)大,,安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面設(shè)施,。表5顯示,針對(duì)不同的地下儲(chǔ)氣庫(kù),,在綜合考慮安全性,、技術(shù)可行性、投資成本和運(yùn)營(yíng)成本等指標(biāo)時(shí),,地下巖溶儲(chǔ)氣庫(kù)是氫氣儲(chǔ)集的最好選擇,。以氫氣為基礎(chǔ)的可再生能源整合系統(tǒng),要基于多個(gè)變換步驟,,導(dǎo)致在整個(gè)轉(zhuǎn)化鏈中能量有效利用率較低,,只有20%-30%,,并且轉(zhuǎn)化步驟越多,整體的效率越低,,技術(shù)上還有很大的提高空間,。 



三、近期重點(diǎn)任務(wù)

為了促進(jìn)氫能和燃料電池技術(shù)的發(fā)展,,下一步需要集中資源,,促進(jìn)跨領(lǐng)域的合作,部署氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈,,逐步完善相應(yīng)的政策和監(jiān)管框架,。


(一)促進(jìn)氫能帶來(lái)的跨領(lǐng)域合作

    發(fā)展氫燃料電池需要不同領(lǐng)域之間的合作,政府需要從以下幾個(gè)方面來(lái)推進(jìn)合作:

  • (1)鼓勵(lì)提高燃油效率和降低溫室氣體排放的技術(shù),,建立包括碳定價(jià),、關(guān)稅、燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn),、可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的一些穩(wěn)定的政策和監(jiān)管框架,;

  • (2)刺激氫能和燃料電池技術(shù)的投資和早期的市場(chǎng)部署,通過(guò)有效的政策支持來(lái)降低成本,;

  • (3)強(qiáng)化終端應(yīng)用中關(guān)于安全性和氫能計(jì)量的國(guó)際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),;

  • (4)釋放公共和私人資金,加大氫燃料電池和電解制氫裝置的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),,支持持續(xù)性的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新,,加強(qiáng)交叉領(lǐng)域的研究力度,例如新材料領(lǐng)域,,有些關(guān)鍵性材料在改善氫燃料電池性能方面可以起到變革性的作用,;

  • (5)促進(jìn)國(guó)際間的項(xiàng)目合作,,把資金投入到世界范圍內(nèi)最有希望攻克技術(shù)難點(diǎn)的科研機(jī)構(gòu),,從而保證科研資金的使用效率;

  • (6)建立量化能源系統(tǒng)集成效益的模型,,分析能源發(fā)展帶來(lái)的區(qū)域性影響,,增進(jìn)不同能源系統(tǒng)之間的合作和相互理解。


  • (二)建立氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈

建立一個(gè)燃料電池電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈,,并且完善相應(yīng)氫燃料的生產(chǎn),、配送和補(bǔ)給站等基礎(chǔ)設(shè)施,在全世界范圍內(nèi)選擇合適的區(qū)域,,建設(shè)至少500到1000個(gè)加氫站和一些跨國(guó)項(xiàng)目,。通過(guò)這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)配套的運(yùn)行情況,來(lái)判斷氫能源汽車的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,。在具有氫燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)的歐洲,、日本,、韓國(guó)和美國(guó)部署方案,讓這些地區(qū)的國(guó)家政府參加制定緩解風(fēng)險(xiǎn)策略,,發(fā)展金融工具和創(chuàng)新的商業(yè)模式,,完善燃料電池電動(dòng)汽車市場(chǎng)推廣零售基礎(chǔ)設(shè)施。增加可以集成可再生能源的氫能源系統(tǒng)的數(shù)量,,并且收集這些能源系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)條件下的性能數(shù)據(jù),,通過(guò)分析數(shù)據(jù)盡可能地降低成本和優(yōu)化系統(tǒng)效率。


(三)完善相應(yīng)的政策和監(jiān)管框架

氫能和燃料電池路線圖強(qiáng)調(diào)了制定相關(guān)政策時(shí)面臨的一些具體挑戰(zhàn),,這些挑戰(zhàn)主要包括道路交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳排放限制,、大量集成可再生能源的目標(biāo),以及低碳化,、低成本的氫能和燃料電池生產(chǎn)技術(shù)等,。迎接挑戰(zhàn),需要有良好的政策方針來(lái)刺激技術(shù)解決方案之間的有效競(jìng)爭(zhēng),,當(dāng)然這些政策方針不應(yīng)該局限于氫燃料電池,。相關(guān)政策應(yīng)該給具有發(fā)展前景的技術(shù)提供定向支持,朝著降低成本和提高性能的方向發(fā)展,,以便于早日實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化,。


政府支持和保障。政府可以充當(dāng)催化劑的角色來(lái)促進(jìn)氫能和燃料電池技術(shù)的發(fā)展,,提供經(jīng)費(fèi)支持氫能開發(fā)示范基地建設(shè),,并制定相應(yīng)的扶持政策。政府需要在能源利用和氣候等方面制定長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo),,并營(yíng)造穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境,,來(lái)保障各項(xiàng)能源發(fā)展和氣候指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。


激活社會(huì)資本,。調(diào)動(dòng)社會(huì)資本是氫能和燃料電池技術(shù)的大規(guī)模部署的先決條件,。在過(guò)去的十年中,一些倡議聯(lián)盟和伙伴關(guān)系已經(jīng)建立,,以協(xié)調(diào)利益相關(guān)者之間的行動(dòng),,并確保資金的順利流轉(zhuǎn)。例如,,為加大氫能開發(fā)和建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,,積極引進(jìn)燃料電池生產(chǎn)商、汽車制造商,、電力供應(yīng)商,、運(yùn)輸服務(wù)提供商等各個(gè)環(huán)節(jié)的企業(yè),通過(guò)協(xié)調(diào)利益相關(guān)者之間的行為,來(lái)降低投資風(fēng)險(xiǎn),。這些舉措最終成功與否將取決于其能否實(shí)現(xiàn)不同利益相關(guān)者的利益,。在全球范圍內(nèi),近些年每年都有幾百億美元花在氫能和燃料電池技術(shù)以及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上


四,、展望與建議


(一)展望

國(guó)際能源署希望通過(guò)限制CO2等溫室氣體的排放,,來(lái)控制全球溫度上升不超過(guò)2℃。如果要在2050年實(shí)現(xiàn)這個(gè)雄心勃勃的目標(biāo),,全球所有與能源相關(guān)領(lǐng)域的碳排放總量要降低到當(dāng)前值的一半以下,。其中,能源的生產(chǎn)和輸送環(huán)節(jié),,要完成減排任務(wù)總量的一半左右,,而如此低碳的能源系統(tǒng)就必須依賴于在能源生產(chǎn)部分徹底減少碳排放量,其中關(guān)鍵是要部署風(fēng)能,、生物質(zhì)能和水電等可再生能源的應(yīng)用,。要實(shí)現(xiàn)溫度升限2℃以內(nèi)的目標(biāo),到2050年可再生能源發(fā)電量要占到總發(fā)電量63%的比例,。剩下約一半的減排任務(wù)就由交通,、工業(yè)和建筑等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)完成,需要在能源的終端應(yīng)用上提高效率,,利用低碳的氫能,、生物質(zhì)能和其他可再生能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源。


(二)建議

針對(duì)氫能和燃料電池發(fā)展中的問題,,建議政府,、工業(yè)、科研等部門和領(lǐng)域給予政策保障和技術(shù)支持,。


政府部門,。為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的氣候和節(jié)能減排目標(biāo),建立穩(wěn)定的政策和監(jiān)管框架,,制定碳定價(jià),、燃料關(guān)稅或可再生燃料標(biāo)準(zhǔn),在所有能源領(lǐng)域鼓勵(lì)使用高燃油效率和低排放技術(shù),。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,,強(qiáng)化道路交通領(lǐng)域的燃油經(jīng)濟(jì)性,并且限制CO2及其他污染物的排放,。該報(bào)告對(duì)政府提出了以下具體建議:

  • (1)以適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)政策來(lái)限制化石燃料汽車的數(shù)量,如綜合稅制系統(tǒng),、對(duì)排放CO2為主的機(jī)動(dòng)車征稅等,;

  • (2)加強(qiáng)政策框架建設(shè),解決運(yùn)輸部門的排放問題;

  • (3)建立市場(chǎng)框架,以適當(dāng)?shù)膱?bào)酬來(lái)激勵(lì)能源存儲(chǔ)技術(shù)所提供的動(dòng)力系統(tǒng)服務(wù);

  • (4)完善安全法規(guī),,解決在氫氣的運(yùn)輸與配送,、零售基礎(chǔ)設(shè)施以及氫計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)之間的安全問題;

  • (5)支持部署氫能開發(fā)示范基地,,提高對(duì)氫能源關(guān)鍵技術(shù)的研究投入力度,,比如電解制氫和燃料電池等;

  • (6)解決潛在市場(chǎng)壁壘,,例如原材料的供應(yīng)等,;

  • (7)擴(kuò)展宣傳和教育計(jì)劃,以提高民眾的認(rèn)識(shí),。


工業(yè)領(lǐng)域,。需要確定燃料電池和電解槽最低成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方法,延長(zhǎng)其使用壽命,,減緩老化速度,。通過(guò)證明燃料電池電動(dòng)汽車在道路上的實(shí)用性和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)性,提高其使用率,。根據(jù)不同地區(qū)的具體特征,,因地制宜地加速發(fā)展基于化石燃料的氫生產(chǎn)工藝,并且做好生產(chǎn)過(guò)程中的CO2減排措施,,早日形成成熟的商業(yè)體系,。


科研領(lǐng)域。分析能源供應(yīng)與需求情況,,研究不同能源之間的聯(lián)系,,研究基于氫能的可再生能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。氫氣的生產(chǎn)方面,,要盡可能地降低上游生產(chǎn)領(lǐng)域和配送領(lǐng)域的碳排放量,,同時(shí)降低成本,提高資源的利用率,。在氫氣的儲(chǔ)存方面,,要獲得適用于地下儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)。在氫能的使用端,,要制定出相應(yīng)的使用規(guī)范,,以提高氫能使用的安全性和環(huán)保性。




來(lái)源:賽迪智庫(kù)

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