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    山西快乐十分前直选:管道中的氢气:好处是什么?在能源组合中的前景如何?

    来源:中国新能源网 2019-07-10 20:12山西快乐十分前3走势图 A-A+

    山西快乐十分前3走势图 www.ngyh.net   自19世纪70年代以来,人们就一直在讨论氢的能源潜力。有远见的作家儒勒·凡尔纳在他的小说《神秘岛》中写道:“总有一天,水将被用作燃料,构成水的氢和氧,单独或一起使用,将提供取之不尽的热和光,其强度是煤所不能达到的。”现在,差不多150年过去了,我们开始意识到,或许他言之有理。氢有可能为我们的能源系统提供一条脱碳之路,出于几个原因,它对政策制定者和能源行业的吸引力越来越大。

      氢的好处是什么?

      首先,氢燃烧时不排放任何碳,所以它可以被认为是零碳能源,但这取决于它是如何产生的。目前有几种方法:

      电解——电被用来把水分离成氢和氧。如果电力是可再生的,氢就被认为是零碳的。这有时被称为“绿色”或“可再生氢”。

      蒸汽甲烷重整(SMR) ——指的是一种化学合成反应,蒸汽在高压下从碳氢化合物(如天然气),产生氢气和二氧化碳。这有时被称为“灰色氢”。

      碳捕集利用与封存SMR(CCUS)——在SMR过程中加入CCUS以捕获和防止二氧化碳的释放,该过程可以被认为是低碳的。这有时被称为“蓝色氢”。

      热甲烷热解(TMP)——包括天然气和低温高压反应,没有氧气存在,产生氢和固体碳。这也是“蓝色氢”。

      氢气可以在许多情况下作为天然气的替代品,包括发电、工业原料、过程加热以及家庭加热和烹饪。它也可以用于燃料电池的脱碳运输。简而言之,氢可以帮助脱碳,在这些行业,实现全面电气化的解决方案可能极其困难和昂贵。

      能源行业已经抓住了氢的潜力,许多项目正在研究其生产和使用。这些项目的规模各不相同,从对独立电解槽的小型调查,到在现有网络中混合氢气和天然气,再到氢联合循环燃气轮机(CCGTs),以及英格兰北部H21项目的宏伟目标。英格兰北部的H21计划将370万英国家庭和企业从天然气转化为氢气,使其成为世界上最大的清洁能源项目。对于天然气生产商和网络公司来说,氢提供了一个可能的答案,以应对全面电气化的生存威胁。如果天然气可以转化为氢气而不产生碳排放,那么现有的天然气网络就可以重新利用,将氢气输送给工业和家庭供暖。氢也可以储存在许多现有的天然气储存设施中,这将允许一种仅靠可再生能源无法提供的季节性储存形式。

      任何关于氢作为燃料来源的讨论都会引发对其安全性的质疑。氢是高度易燃的,因此人们对运输和储存这种气体感到担忧,尤其是在家庭环境中。尽管如此,氢的扩散速度更快,所以它不太可能造成呼吸危险,也不太可能聚集在它可以燃烧的地方。欧洲氢能公司表示,这种燃料与汽油和天然气等其他易燃燃料一样安全,但公众对这种燃料的看法可能会影响其大规模推广。

      对于工业来说,氢提供了一种脱碳的途径,否则,脱碳将是极其昂贵和困难的。它提供了一种替代电气化的方法——对一些人来说,电气化甚至是不可行的——以及一种替代在个别工厂安装碳捕捉装置的方法。绿色或蓝色的氢也可以帮助许多工业原料脱碳,如氨生产和正在研究的氢如何帮助钢铁生产脱碳的示范项目。将电力转化为氢气可以使用过剩的可再生能源,为可再生能源增加价值,创造更多的收入,避免这些能源的浪费。它也提高了氢作为电储存介质的可能性。过剩的电力可以用来在需求低或价格低的时候产生氢气,当需求或价格上涨时,这些存储起来的氢气可以重新转化为电能。

      那么,问题出在哪里呢?

      看来氢可以解决我们所有的能源问题!事实上,在开始使用氢作为燃料来源之前,有许多问题需要考虑。首先,氢供应链需要大幅扩张,以满足潜在的需求,包括生产、运输和储存。不幸的是,由于无法确定需求是否会随之增长,这种扩张存在重大风险。

      其次,每种制氢方法都存在一些问题?;疑獠皇堑吞嫉?,因此在脱碳的能源环境中几乎没有什么作用。蓝氢需要CCS,尽管这是一项经过验证的技术,但我们还没有达到大规模经济应用的阶段。绿色氢是最昂贵的生产方法,需要非常低的电价和降低电解成本才能实现。热解尚未被证明是一种可扩展的解决方案,与其他生产方法相比具有竞争力。尽管如此,如果氢是解决住宅供热、工业供热和重型交通行业脱碳难题的办法,那么这些问题将需要被克服。Poyry的一项相关研究:“到2050年实现欧洲能源系统的脱碳”,将零碳气体途径与全电气化途径进行了比较,并考察了氢在热力、电力和交通领域的潜在作用。在零碳排放的道路上,预计到2050年,这三个行业的氢需求将显著增长,达到2,000TWh。从不同的制氢成本来看,研究发现甲烷改造制氢的成本始终低于电解制氢的成本。

      这是因为到2050年,由数百万辆电动汽车实现的电网灵活需求以及高水平互连,意味着缺少非常低的电价周期,否则就可以以低于成本的电力支持电解产氢。随后,甲烷重整会成为氢生产的主要来源。然而,电解产氢在欧洲的一些地区会具有更高的份额,因为那些地区具有非常高的可再生电力渗透率和较小的系统灵活性。

      氢在能源组合中的前景如何?

      氢的潜力是显而易见的,但实现这一潜力的途径是不确定的。需要克服的障碍有很多,包括创建一个商业案例,接受CCS,公众在家中接受氢以及证明氢是多么安全。如果这些障碍都能够被克服,那么有一天我们就有可能真正用到儒勒·凡尔纳笔下那“取之不尽的热和光”。

      本文作者:约翰?威廉姆斯(John Williams),Poyry Management Consulting高级主管。

      关于作者:约翰?威廉姆斯在能源行业有超过25年的工作经验,专长于英国和爱尔兰的天然气运输安排。约翰从2001年开始在Poyry的能源部门工作,在加入Poyry之前,他在Centrica和壳牌公司工作,负责全球天然气市场和天然气运输。

    关键词:氢气 燃料电池
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