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邹才能院士:实现“能源自主”下的氢能战略

2020-08-05   腾讯新闻

作者 | 邹才能

中国是全球氢能利用的大国,目前已形成京津冀、长江三角洲、珠江三角洲等多个氢能产业集群。

我国已制订《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》,提出氢工业(氢的制取、储运及加氢站)、先进燃料电池、燃料电池分布式发电三大战略发展方向,以及大规模制氢技术、分布式制氢技术、氢气储运技术、氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术和燃料电池分布式发电技术等6项创新行动。

通过消纳弃水、弃风、弃光等富余新能源,减量替代煤、石油和天然气等化石燃料,加上煤炭的清洁高效利用,逐步降低成本,稳步提高安全性,通过“三大发展阶段”建立有利于氢能产业发展的支撑体系,建成全国性氢能供给和利用基础设备网络。

近期(到 2030年),以煤制气为代表的化石基氢能产业发展取得重大突破,初步完成产业链示范。

目前需要加快我国煤炭地下气化制氢资源评价、经济高效产氢配套系列技术攻关与现场试验,以及超深层、超临界水气化制氢技术储备,特别是对高效产氢机理进行深化研究,加强对地质评价、工程工艺、监测控制、安全环保等系列技术,以及高温高压井下工具及高强度防腐管材等重大装备的研制攻关。

全国煤炭地下气化潜力巨大,仅鄂尔多斯盆地埋深介于1000~2000米的煤炭资源量就达1.3×1012吨,保守估算可气化采出商品工业氢气约 10×1012(相当于 9×108吨)。

应当按照浅层(地层压力低于10兆帕)、中深层(地层压力介于10~22兆帕)和超深层、超临界水(地层压力超过22兆帕)3个层次来布局我国煤炭地下气化产业发展,并优选鄂尔多斯、二连、准噶尔等盆地开展现场试验研究。

中期(2035~2050年),氢能产业成为我国新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分;打造新材料、储能和氢能产业链;加大石墨烯、纳米超材料等新材料的超前储备。

通过自主、合作、技术购买、优质企业并购等多种方式,研发和大规模生产高标准、高性能车用、船用等电池,与主要汽车厂商合作或参股推动标准化电池在交通领域的规模利用。

发挥企业加油站布局优势,建设大型仓储式充电中心,快速建立新能源汽车高效率充电站网络,抢占交通领域能源革命的先机。

发挥石油管道布局优势,发展弃风、弃光、弃水低成本电解制氢、天然气管网输氢、掺氢天然气、液化氢、加氢站等业务。

远期(2050~2100年),氢能成为我国能源消费结构的重要组成部分,依靠新能源等实现国家“能源自主”。

中国“能源自主”概念是指通过中国新能源生产革命,实现能源生产基本自给和消费安全。

2017年,我国一次能源产量中,煤炭占70%、石油占8%、天然气占 5%、新能源占17%。

中国煤炭资源丰富但油气相对不足的先天禀赋条件,决定了能源生产和消费必须具有中国特色,构成“一大三小”(煤炭大,石油、天然气、新能源小)的中国能源结构。

太阳能、风能产量的增长率最快,水电、核电产量的占比最高,氢能、储能、新材料、新能源最具颠覆性,应加快煤炭清洁化利用、使新能源“两个规模”提前到来,减少油气在我国能源利用路径中的时间跨度和安全压力。

中国“能源自主”的前提条件是新能源占主体地位。

我国需要谋划加快实现常规—非常规油气的“生产革命”、煤炭发展的“清洁革命”和新能源发展的“速度革命”,力争2050年前后实现能源结构从“一大三小”向煤炭、油气、新能源“三足鼎立”的能源结构转型,届时煤炭约占一次能源消费比例40%、油气占30%、新能源占30%。

到2100年前后,有可能依靠新能源等实现国家“能源自主”。

化石能源占一次能源消费结构的比例下降至30%,非化石能源占到70%,实现二者的地位转换。

(作者系中国科学院院士)

《中国科学报》 (2020-08-05 第3版 能源化工)

编辑 | 赵路

排版 | 郭刚

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邹才能
中国科学院院士