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破解儲(chǔ)氫難題，成為產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵

中國(guó)（西部）氫能大會(huì)-展會(huì)；趕碳號(hào)攝

第三部分，介紹綠氫的儲(chǔ)運(yùn)和加注問(wèn)題。

前面講了一是發(fā)電，二是制氫，還有一塊很復(fù)雜的是制-儲(chǔ)-運(yùn)-加的中間過(guò)程。儲(chǔ)，有各種各樣的技術(shù)，有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，最近比較火的是固態(tài)儲(chǔ)氫。固態(tài)又有很多種，而液態(tài)比方說(shuō)液氫、甲醇、甲酸、甲苯。我們這里也有很多，比如有機(jī)儲(chǔ)氫等等，這些我們都做過(guò)研究，也都做過(guò)跟蹤。

關(guān)鍵還是在于成本，就是平準(zhǔn)化儲(chǔ)氫成本，也就是全生命周期總投入和儲(chǔ)氫循環(huán)的總量來(lái)算成本，這些都可以算出來(lái)。固態(tài)儲(chǔ)氫，目前還是自研階段，成本還沒(méi)有辦法計(jì)算。到目前為止，儲(chǔ)氫技術(shù)很多，但并沒(méi)有我們期待的、顛覆性的理想儲(chǔ)氫技術(shù)。

當(dāng)然技術(shù)創(chuàng)新我們值得鼓勵(lì)、值得示范、值得對(duì)比，現(xiàn)在從三個(gè)角度來(lái)看，固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)，總體來(lái)看，如果用氣態(tài)，目前的成本最低還是高壓容器，未來(lái)最低的是制氫容器鹽穴（大規(guī)模、百萬(wàn)噸級(jí)）。

液氫，目前還沒(méi)有看到特別低成本的，固態(tài)目前還沒(méi)有。液態(tài)目前最好的是氨，因?yàn)榘钡膬?chǔ)氫量很大，一個(gè)立方米可以儲(chǔ)120公斤氫。液氫液化也就是50公斤，但是氨儲(chǔ)氫比它要高1倍，重量可以達(dá)到17、18公斤。我們的氫瓶現(xiàn)在都是4%、5%，所以大規(guī)模、長(zhǎng)距離的儲(chǔ)運(yùn)，將來(lái)都是氨。而且氨的基礎(chǔ)設(shè)施是齊備的。所以從目前看，承壓溶劑氨是最好的。這是關(guān)于存儲(chǔ)。

我們還有車載存儲(chǔ)。車上的存儲(chǔ)目前都是35MP氫瓶，大家選的都是這個(gè)。這個(gè)仍然是主流技術(shù)，中期看不太可能突破。下一步是提高壓力，目前70兆帕氫瓶還非常貴，儲(chǔ)1公斤氫需要6000元～7000元塊錢(qián)，太貴了。我們必須要材料國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵是高強(qiáng)度碳纖維。所以，車上肯定還是這條路徑。這條路徑還有很大的改進(jìn)潛力。

從氫能運(yùn)輸?shù)慕嵌瓤�，如果我們�(cè)�料�?1塊錢(qián)，用拖車如果是20兆帕，100公里也要10塊錢(qián)。我們?cè)诩託湔咀约旱馁M(fèi)用又要10塊錢(qián)，所以原料加10塊錢(qián)，到最終加到車上，還是30塊錢(qián)，所以目前的儲(chǔ)運(yùn)壓力必須提高。

如果提高到50兆帕，單車運(yùn)氫可接近1噸。所以，等這個(gè)提升以后，運(yùn)輸成本會(huì)大幅下降。目前短距離還是這個(gè)方式。當(dāng)然，如果想取代這個(gè)，難度還是蠻大的。這就是我們認(rèn)為最好的，到28塊錢(qián)，用50兆帕（500個(gè)大氣壓）可以到28塊錢(qián)，同樣是11塊錢(qián)的原料成本。

如果我們長(zhǎng)距離1000公里輸出，現(xiàn)在量比較小的時(shí)候，輸電更加劃算。因?yàn)槌�高壓輸電�?000公里的成本8分錢(qián)/度電，還是有優(yōu)勢(shì)的。長(zhǎng)距離、大規(guī)模輸氫將來(lái)肯定是管道，這個(gè)毫無(wú)疑問(wèn)。以上是運(yùn)輸。

如果我們大范圍看，國(guó)際的船運(yùn)大規(guī)模現(xiàn)在都是氨或者甲醇。如果我們要出口，肯定是氨和甲醇。如果我們是長(zhǎng)距離在國(guó)內(nèi)運(yùn)輸，將來(lái)肯定是管道。所以，現(xiàn)在內(nèi)蒙古也準(zhǔn)備建設(shè)區(qū)域管道。像我們陜西榆林這種有大規(guī)模制氫、儲(chǔ)氫的基地，將來(lái)肯定要向全國(guó)供氫，就由現(xiàn)在的供應(yīng)煤，變成將來(lái)供應(yīng)氫。這個(gè)規(guī)模應(yīng)該是百萬(wàn)噸甚至千萬(wàn)噸量級(jí)。因?yàn)槲覈?guó)實(shí)現(xiàn)碳中和，需要大概差不多1億噸以上綠氫。這就是我們氫的運(yùn)輸。

04

氫儲(chǔ)能，將成為新型電力系統(tǒng)重要支撐

中國(guó)（西部）氫能大會(huì)-展會(huì)；趕碳號(hào)攝

第四部分，說(shuō)一下氫系統(tǒng)的集成和氫儲(chǔ)能。

剛才都說(shuō)是各個(gè)單向技術(shù)，我們最后需要把所有的技術(shù)集成起來(lái)變成系統(tǒng)。

首先，我們要看一下，氫能大系統(tǒng)集成的技術(shù)挑戰(zhàn)就是產(chǎn)業(yè)鏈、多環(huán)節(jié)、多元化。我們從可再生能源到最后的應(yīng)用，包括化工，我們煤化工很多，大量需要?dú)涞�。如果氫加入進(jìn)去，我們就可以大量減少二氧化碳排放。同時(shí)，去降低煤的用量，成本上也可以降低的。

另外，氫動(dòng)力發(fā)電，交通這些都是，我們這兒（陜西榆林）都有。我們的化工大規(guī)模，我們的電力也是大規(guī)模，我們也可以用氨發(fā)電，我們的煤電廠也可以把氫放進(jìn)去摻燒。

另外，我們的氫交通這兒有大量的10萬(wàn)輛重卡，我們這兒的場(chǎng)景很好。我們的風(fēng)光也很好，中間有電網(wǎng)、制氫、轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、管儲(chǔ)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是多元化的。

但是，我們沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這跟電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池完全不一樣。動(dòng)力電池只要把電池做好了，都是這個(gè)東西，電池到處用，都是同一個(gè)電池。儲(chǔ)能現(xiàn)在都是電池，95%都是電池，跟車上用的電池基本上是一樣的。

但是，氫不一樣，氫的環(huán)節(jié)太多了。所以，我們必須要選擇，怎么選？我們沒(méi)有統(tǒng)一的模式和標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。那我們的出路就是因事制宜、因地制宜，國(guó)情決定路線，場(chǎng)景定義產(chǎn)品。所以，我們都要做專門(mén)的方案。

下面說(shuō)幾個(gè)基層的關(guān)鍵問(wèn)題，比如說(shuō)現(xiàn)在一個(gè)電解槽每小時(shí)1500方，最大也就2000方。但是，我們現(xiàn)在大的制氫公司往往都要50個(gè)、100個(gè)電解槽（1000方），這100個(gè)怎么集成，全世界都沒(méi)干過(guò)。

那么，這里頭我們有控制問(wèn)題、安全問(wèn)題、化工問(wèn)題等一堆問(wèn)題，這就是我們現(xiàn)在做的工作，因?yàn)闆](méi)有先例。比如說(shuō)現(xiàn)在做仿真平臺(tái)，多槽混聯(lián)，有實(shí)驗(yàn)的、有構(gòu)型方面、還有控制運(yùn)行策略的，堿性電解槽的動(dòng)態(tài)特性不太好，一個(gè)槽不太好，100個(gè)槽在一塊兒就好了，因?yàn)榭梢远嗖圻M(jìn)行控制，可以解決動(dòng)態(tài)問(wèn)題。

另外，氫安全。

做氫能產(chǎn)業(yè)，一定要注意安全，安全是我們很大的一個(gè)問(wèn)題。這是我們冬奧會(huì)的火炬，這個(gè)火炬是氫能的火炬，安全裝置就是我的團(tuán)隊(duì)提供的。這就是我們安全的一次嘗試。冬奧會(huì)上我們有多少個(gè)呢？有11個(gè)制氫基地，1200輛車，30多個(gè)加氫站，還有200輛運(yùn)氫車在路上跑，所以當(dāng)時(shí)我們壓力非常大。為了氫安全我們下了非常大的力氣，因?yàn)橐�萬(wàn)無(wú)一失。這是全球最大規(guī)模的燃料電池汽車應(yīng)用示范，我們?yōu)榇艘查_(kāi)發(fā)了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，總的來(lái)看我們是非常成功的，這是第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

第三個(gè)就是氫儲(chǔ)能。所謂氫儲(chǔ)能就是光伏風(fēng)電在氣候很好的時(shí)候，電產(chǎn)生多了，電網(wǎng)受不了的時(shí)候制成氫儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)電網(wǎng)電不夠的時(shí)候，我們?cè)侔l(fā)電發(fā)回去，形成動(dòng)力循環(huán)。

其實(shí)跟我們的壓縮空氣儲(chǔ)能，抽水蓄能儲(chǔ)能是很像的。相比之下，氫儲(chǔ)能會(huì)是今后的主流儲(chǔ)能方式，因?yàn)樗鼉?chǔ)能的規(guī)模周期都是壓縮空氣和抽水蓄能無(wú)法相比的，因?yàn)槲覀兊某樗�蓄能受限于擴(kuò)容量，氫可以儲(chǔ)百萬(wàn)噸、千萬(wàn)噸都沒(méi)有問(wèn)題。榆林我們認(rèn)為有千萬(wàn)噸儲(chǔ)氫的潛力，電是不可能的，電池就更不行了，儲(chǔ)一萬(wàn)度電都不得了，但這是儲(chǔ)幾千萬(wàn)度電。另外周期可以儲(chǔ)一年，儲(chǔ)多久都沒(méi)有事，放電周期可以很長(zhǎng)。

另外，我們也可以在東部搞氫儲(chǔ)能，比方分布式氫儲(chǔ)能，就是用燃料電池發(fā)電，集中式氫儲(chǔ)能還是用燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)，因?yàn)楣β侍�大是百萬(wàn)千瓦級(jí)的，就像我們這邊的發(fā)電廠。所以氫儲(chǔ)能是除了氫動(dòng)力和氫原料，用于化工和鋼鐵之外的最大用途，也是未來(lái)新型電力系統(tǒng)主要支撐的支柱。

比方說(shuō)氫儲(chǔ)能，就是把氫能全鏈條集成，一個(gè)環(huán)節(jié)都不能落下，這是最復(fù)雜的。首先我們?nèi)�鏈條無(wú)污染，另外我們的瓶頸就在制氫系統(tǒng)的成本，發(fā)電的成本，比如分布式和燃料電池發(fā)電成本，鍋爐摻燒是集中式，如果本身的轉(zhuǎn)化效率低，比方百分之三四十，但如果把廢熱利用起來(lái)，80%幾是可以的，做到90%都可以，這比抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能的轉(zhuǎn)化效率都要高。

對(duì)于發(fā)電的選擇，我們有各種各樣的。我們有燃料電池、氫燃?xì)饽軝C(jī)，也有摻燒的鍋爐。現(xiàn)在日本主要搞摻氨的鍋爐。因?yàn)槿毡咀约簺](méi)有氫，都是從海上運(yùn)來(lái)的。運(yùn)來(lái)的時(shí)候，就是氨，所以繼續(xù)用氨。我們?nèi)绻�在這兒搞，就沒(méi)有必要變成氨了。你能直接用，為什么要變呢？我們現(xiàn)在一般主張?jiān)趪?guó)內(nèi)的風(fēng)電光伏基地旁邊有很多調(diào)峰煤電廠，完全可以用摻氫燃燒的方式發(fā)電。

大家知道，我們中國(guó)的煤電廠有12億千瓦，主體的能源現(xiàn)在60%多的發(fā)電，都是煤發(fā)電。未來(lái)要降到10%以內(nèi)，怎么解決？不是把這些電廠拆掉，而是把燃料改變，這是我們要做的工作。

現(xiàn)在煤電廠都在搞靈活型改造，到低負(fù)荷的時(shí)候，煤燃燒是不穩(wěn)定的。通過(guò)摻氫，因?yàn)闅涞娜剂咸匦苑浅：�，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。我們現(xiàn)在也在做這個(gè)，正在做一個(gè)示范。

這是我們做的一個(gè)計(jì)算分析。也就是說(shuō)，我們?cè)陲L(fēng)光多的時(shí)候制成氫，圖中紅色的鍋爐還是沒(méi)發(fā)電，我們摻進(jìn)去20%氫，二氧化碳降低40%。我知道現(xiàn)在我們的煤電基地都有一個(gè)碳排放強(qiáng)度的問(wèn)題，這是很好的。

而且，我們能量形成了季節(jié)性轉(zhuǎn)移。高的時(shí)候，我們?cè)趦?chǔ)氫，低的時(shí)候我們?cè)诜艢�，季�?jié)性轉(zhuǎn)移，也非常好。因?yàn)閲?guó)際上有一個(gè)共識(shí)，未來(lái)10%的可再生能源要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決，主體就要?dú)鋬?chǔ)能。10%是多少呢？到2060年，中國(guó)需要1.5萬(wàn)億度電的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。我們中國(guó)現(xiàn)在是8、9萬(wàn)億度，2060年大概是17萬(wàn)度電。我們?yōu)榱酥茪洌��?億噸氫，還要2、3萬(wàn)億度電，這中間1.5萬(wàn)億的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，這就是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能未來(lái)的發(fā)展前景很好。

我們算過(guò)電化學(xué)儲(chǔ)能最大規(guī)模也就是200億度電，靠什么主體呢？電動(dòng)汽車。因?yàn)殡妱?dòng)汽車車上就可以儲(chǔ)200億度電，所以這是我們要做的很重要的一件事情。我們估計(jì)在未來(lái)煤發(fā)電慢慢減少，綠氫摻氫會(huì)上來(lái)。