自2015年豐田推出氫燃料電池汽車Mirai后,氫能再一次進入公眾視野。在氫能的應用方面,根據(jù)普氏能源(Platts Analytics)數(shù)據(jù),2019年的氫氣用途主要用于精煉(3850萬噸)與制氨(3330萬噸),還有475萬噸用于其他用途,市場總需求共約7600萬噸。
除開傳統(tǒng)的精煉與制氨用途,目前無論國際還是國內,均以氫燃料電池為主要的表現(xiàn)形式,其中又以氫燃料電池汽車為落地應用,因此造成了“提氫能必提氫燃料電池汽車”的現(xiàn)象。國內各地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),也基本以氫燃料電池汽車作為載體,示范應用幾乎全部都是氫燃料電池汽車。
氫能的應用十分廣泛,可以大規(guī)模用于電力、石化、航空、航天、航海、石化、工業(yè)氣體等等各種領域,是一個沒有上限的產(chǎn)業(yè),不應該只給民眾留下一個“汽車”的單調印象。
氫云鏈整理了2019國內外在氫能應用上取得的應用突破,并簡要介紹國外的氫能應用發(fā)展案例,希望能夠展現(xiàn)一個豐富多彩的氫能社會和氫能經(jīng)濟。首先是國內方面的應用。
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氫燃料電池與電力行業(yè)有天然的密切聯(lián)系。儲能項目近年來成為電網(wǎng)建設的熱門方向,但國內已經(jīng)建成或在建的電化學儲能項目幾乎都是基于鋰離子電池體系,燃料電池的身影并不常見,大容量氫燃料電池儲能項目更是在2019年才實現(xiàn)了突破。
2019年8月,安徽省六安市1MW分布式氫能綜合利用站電網(wǎng)調峰示范項目在金安經(jīng)濟開發(fā)區(qū)成功簽約。該氫能源儲能項目由國網(wǎng)安徽綜合能源服務有限公司投資建設,六安明天氫能公司合建,總投資5000萬元,占地10畝。該項目主要建設1MW分布式氫能綜合利用站,是國內第一個兆瓦級氫能源儲能電站。
氫能電站項目是電網(wǎng)調峰的新模式,是能源綜合利用的新途徑,對氫能產(chǎn)業(yè)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展均有重要意義,已被國家電網(wǎng)列入2019年科技項目指南,在全國具有典型的示范宣傳效應。
共享模式有利于擴大產(chǎn)品應用規(guī)模,并同時降低消費者的體驗成本。國內有廠商根據(jù)氫燃料電池目前成本高的特點,將共享經(jīng)濟模式使用在了氫能產(chǎn)業(yè)上,嘗試通過共享氫能自行車推廣氫能應用。2019年10月,永安行正式推出氫能助力自行車。永安行氫能源助力自行車全車30公斤左右,續(xù)航總里程目前是60公里,未來將達到100公里,氫燃料加氣3分鐘左右完成。12月20日,永安行科技股份有限公司正式向部分體驗者開放共享氫燃料電池助力車,據(jù)永安行介紹,這也是全球首款氫燃料電池助力車。
有自行車自然就有摩托車。2019年4月,摩托車巨頭宗申動力廣州氫能與燃料電池及加氫站設備展覽會上展出了一款氫燃料電池摩托車發(fā)動機,但并未展出整車產(chǎn)品。截止目前,宗申動力仍未推出燃料電池摩托車整車產(chǎn)品此外,在2020年1月,安徽省淮北市伯化氫能也推出了“氫風俠”氫能摩托車。在具體參數(shù)方面,最大功率800W,最高時速60km/h,加滿氫氣可以續(xù)航100公里,充滿氫氣只需15分鐘,若采取換瓶方式,更換一個氫氣罐只需30秒!
航運有典型長途、重載的特征,在船舶電動化上,氫能有獨到的應用優(yōu)勢。近年來,國際上正在逐步加大對氫燃料電池船舶的應用研究
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2019年12月,中船集團在展臺舉行了全國首臺500KW級船用氫燃料電池系統(tǒng)的首發(fā)儀式。據(jù)負責研發(fā)的武漢船用電力推進裝置研究所相關負責人介紹,該系統(tǒng)由船用燃料電池發(fā)電模塊、船用燃料電池監(jiān)控裝置、船用有機液體制氫裝置組成,每升有機液體可制氫50-80克、可靠性好、集成度高、補給便捷,適用于各類船型,補給時間小于1小時,可續(xù)航200-500公里。 “與儲能量同樣10MWh的鋰電池方案相比,船用氫燃料電池系統(tǒng)的重量從100噸減至30噸,占地面積從300平方米減至50平方米,補給時間從4-8小時縮短至1小時,而成本基本持平?!痹撠撠熑嗽谑装l(fā)儀式上透露,以船長21米、航速8節(jié)、儲能380KWh的新疆天池游船為例,采用該系統(tǒng)后續(xù)航力可達4小時。
2019年蒂森克虜伯啟動了全球第一例氫能煉鋼實踐項目,標志著鋼鐵產(chǎn)業(yè)步入了新的時代。國內的寶武集團、河鋼集團、酒鋼集團等鋼鐵企業(yè)在2019年都發(fā)布了氫能煉鋼相關的規(guī)劃,其中以寶武集團的“核能制氫+氫能冶金”最為令人矚目,據(jù)了解,寶武集團已經(jīng)初步確定了氫能煉鋼的選址,不久將開展氫能煉鋼的實踐。
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此外,河鋼集團與特諾恩集團簽訂協(xié)議,攜手發(fā)展氫能冶金,酒鋼集團則成立了氫冶金研究院。國內氫能冶金領域將緊跟國際步伐。
11月29日,世界首條商業(yè)運營氫能源有軌電車——高明氫能源有軌電車上線儀式舉行。據(jù)介紹,有軌電車的最高運行時速為70公里,最大載客量可達360人。線路初期配備了5輛有軌電車,車輛為100%低地板的現(xiàn)代有軌電車,車輛的續(xù)航能力能達到100公里。此外,有軌電車每側設置6個雙開門,每列車安裝6個儲氣瓶,儲氫瓶額定工作壓力為35MPa,儲氫量為20千克。
9月30日,國家電投2019年重點項目--朝陽可再生能源摻氫示范項目第一階段工程圓滿完工。該項目是國內首個電解制氫摻入天然氣項目,通過驗證電力制氫和氫氣流量隨動定比摻混、天然氣管道材料與氫氣相容性分析、摻氫天然氣多元化應用等技術的成熟性、可靠性和穩(wěn)定性,達到全面驗證示范氫氣"制取-儲運-摻混-綜合利用"產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術的目的,打破國外技術壟斷,填補國內天然氣管道摻氫規(guī)范和標準的空白。
目前最大規(guī)模的移動燃料電池應用,并非乘用車、也并非客車或卡車,而是叉車。在美國,有超過2.6萬臺燃料電池叉車正在安全地運營,而國內在燃料電池叉車上僅有極少數(shù)的樣品,市場上的產(chǎn)品更是空白。
2019年11月,清大股份與深圳汽航院在高交會場簽訂了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。根據(jù)協(xié)議雙方將在新能源智能汽車領域的戰(zhàn)略研究、技術需求、協(xié)同研發(fā)等方面展開深入合作,并成立全國首個“燃料電池智能叉車聯(lián)合創(chuàng)新中心”。該中心將匯聚國內外高端燃料電池智能叉車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新資源、產(chǎn)業(yè)資源,率先打造中國首款燃料電池智能叉車。
氫醫(yī)學研究已經(jīng)越來越得到醫(yī)療領域關注,至今全世界發(fā)表的有關氫醫(yī)學論文已超過13000多篇,已成為最有應用前景的先進醫(yī)療手段,日本厚生省在2016年已經(jīng)認定氫醫(yī)療為先進的醫(yī)療手段B類進入醫(yī)療體系。在 CMEF 2019上,展出了一臺“氫氧氣霧化機”,該設備將純水電解產(chǎn)生氫氧混合氣供人體吸入,對各類慢性疾病的防治具有輔助作用,改善人們的健康狀況。 “這是一臺世界首創(chuàng)的氫氧氣霧化機,具有體積小、產(chǎn)氣量大的優(yōu)勢。氫分子醫(yī)學落地到臨床作為呼吸設備是中國人首先提出的,希望能夠進入千家萬戶,為老百姓的健康事業(yè)作出貢獻。” 設備廠商工作人員這樣說道。目前,氫氧霧化機已經(jīng)獲得三類醫(yī)療器械批號,具備了在醫(yī)療機構也就是在醫(yī)院中給住院患者使用的資格,并在武漢抗擊新型冠狀病毒肺炎的戰(zhàn)役上提供了支援。
除了上述的國內氫能方面的應用之外,在國外氫能應用也非常廣泛,具體詳情如下:
2019年底,英國AFC公司推出世界上第一款基于氫燃料電池技術的電動汽車燃料電池(EVFC)充電器CH2ARGE。該方案將燃料電池產(chǎn)生的能量傳輸?shù)紼V充電器的逆變器,通過燃料電池將儲存在現(xiàn)場儲罐中的氫氣用于為40kW電池充電,并將能量輸送到電動車輛。
日本的家用天然氣燃料電池鍋爐已經(jīng)應用多年,但家用氫能鍋爐卻遲遲未能投入使用。2019年6月25日,世界上第一臺氫動力家用鍋爐將在荷蘭Rozenburg的現(xiàn)實生活中投入運行。該鍋爐由BDR Thermea集團開發(fā),BDR是智能熱舒適解決方案的領先制造商,其愿景是開發(fā)和生產(chǎn)幾乎不含二氧化碳(CO2)排放的加熱解決方案。
在全球排放政策日趨嚴格的情況下,如何幫助存量龐大的內燃機減排成為迫在眉睫的問題,市場上出現(xiàn)了甲醇、生物乙醇等替代燃料解決方案,但由于各種原因,其推廣情況并不十分理想。2019年,福特又退出了一個新的替代燃料方案,即使用加氫處理的植物油(HVO,Hydrotreated Vegetable Oils)。 目前,福特已經(jīng)批準在歐洲一些全順面包車中使用加氫處理的植物油(HVO)。
12月11日,日本川崎重工發(fā)布消息稱,全球首艘液氫運輸船從該公司位于日本神戶港的船廠下水。這是世界上第一艘運輸液化氫的海上運輸船,其技術將極大地擴大綠色能源的貨運能力。該運輸船命名為“SUISO FRONTIER”。全長116米,總噸位約8000噸。計劃2020年秋季前后竣工。
基于Q13a平臺的PosHYdon項目是世界上第一個海上風電制氫項目,由荷蘭多家企業(yè)、機構共同承擔,以促進減排事業(yè),在北海建立新的能源模式。Nepture Energy的Q13a平臺是荷蘭北海首座完全電氣化的油氣平臺,在PosHYdon項目中將被改造為制氫平臺。集裝箱式的制氫設備體積很小,絕大多數(shù)海上平臺都可以容納。目前階段,平臺電力暫時由陸地上的電網(wǎng)通過海纜連接供應(并按波動的海上風電發(fā)電量來模擬),未來將改由附近的海上風電場供應。
豐田汽車在即將開幕的2020年國際消費電子展(CES)前夕表示,豐田汽車公司將在日本富士山腳下建造一座175英畝的氫燃料電池來建造一座“未來之城”。該開發(fā)項目將在一個封閉的工廠現(xiàn)場建造,稱為“編織城市”(Woven City)。 建筑物將主要由木材制成,將使用傳統(tǒng)的日本木工結合機器人生產(chǎn),屋頂將被光伏板覆蓋,以產(chǎn)生氫能和氫燃料電池產(chǎn)生的電能。
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于此同時,工程咨詢公司Arcadis,概念開發(fā)商LiveFree和Hoogeveen市政府宣布建設荷蘭的第一個以氫氣為基礎能源的住宅區(qū):范德文庭院(Van der Veen)。這個小區(qū)的16棟建筑將配備太陽能電池板,低溫供暖系統(tǒng)和儲氫罐。