氢能十解-水电水利规划设计总院.pdf
氢能十解水电水利规划设计总院2024年4月目录第一解：解锁氢能新纪元..1一、氢的历史：从拉瓦锡到拉·库尔1二、潮起潮落：从石油危机到气候变化2（一）美国是第一个将氢能作为国家战略的国家2（二）欧盟作为最早探索氢能应用的地区之一在发展氢能上具备一定的优势2（三）德国、法国、西班牙、意大利、芬兰等多国相继通过了国家氢能战略2（四）现阶段，日本已具备了扎实的氢能产业基础，形成了适应产业发展政策制定和修订机制....3（五）以沙特和阿联酋为代表的中东地区正在积极布局氢能产业..3三、先立后破：“双碳”目标下的新型电力系统4四、能源转型：氢能引领的新型能源系统解题之法....5五、氢与甲醇：“氢基”能源的多元化转变..6六、氢能体系：氢能发展的中国贡献....7第二解：氢能的绿色寻踪..8一、引言....8二、“绿”氢认证标准..8（一）欧盟“可再生氢”（RenewableHydrogen）定义.....9（二）日本“低碳氢”（低炭素水素）定义9（三）美国“清洁氢”（CleanHydrogen）定义9（四）国际可再生能源署IRENA“绿氢”（GreenHydrogen）定义..9（五）中国“绿氢”定义..9三、“绿”氨认证标准10（一）欧盟“可再生氨”（RFNBO）定义.10（二）日本“低碳氨”（低炭素アンモニア）定义....11（三）国际绿氢组织“绿氨”（Greenammonia）定义....11（四）IRENA“可再生氨”（RenewableAmmonia）定义.....11（五）中国“绿氨”定义11四、“绿”甲醇认证标准..12（一）国际可再生能源署IRENA“可再生甲醇”RenewableMethanol定义12（二）欧盟“可再生甲醇”RenewableMethanol定义.13（三）美国“绿色甲醇”GreenMethanol定义.13（四）中国“绿色甲醇”定义....13五、中国方案助力全球绿色氢基能源标准融合统一..14（一）明确绿氢（氨、醇）标准并纳入认证体系....14（二）推进氢市场和碳市场深度融合14（三）推进绿氢与绿证的耦合发展....14第三解：氢基能源制取之谜..15一、绿氢替代趋势逐渐显现15二、绿氢制取—可再生能源电解水制氢为最成熟的路径15（一）电解水制氢..15（二）光解水制氢..20（三）生物质制氢..22三、绿氨制取—技术成熟持续探索新路线23（一）氢氮气压缩..23（二）氨压缩冷冻..24四、绿醇制取—技术多元待产业化验证....25（一）生物质制绿甲醇26（二）绿电制甲醇..26五、绿色氢基能源发展空间无限....28第四解：氢基能源流动之旅..29一、氢基能源储存技术..29（一）氢储存技术..29（二）液氨存储技术....31（三）甲醇存储技术....31二、氢基能源车船运输..32（一）气态长管拖车运氢..32（二）液氢车船运输....33（三）氨与甲醇车船运输..33三、氢基能源管道运输..34（一）天然气管道掺氢运输....35（二）纯氢管道运输....35（三）液氨管道运输....35（四）甲醇管道运输....36四、氢基能源规模化运输经济性....37五、“西氢东输”氢能骨干管网展望38第五解：氢基能源应用拼图..40一、工业领域应用....40（一）合成氨....40（二）制备甲醇40（三）石油化工41（四）冶金行业41二、交通领域应用....42（一）公路交通42（二）铁路交通43（三）航空..43（四）航运..44三、电力领域应用....44（一）气电掺氢燃烧....45（二）煤电掺氨燃烧....46（三）氢基能源燃料电池..47四、建筑领域应用....47（一）天然气管道掺氢48（二）建筑热电联供系统..48第六解：氢与电的交响曲50一、新型电力系统特征..50二、解决可再生能源电力消纳..51（一）方案设想51（二）结果分析51三、解决火电低碳转型问题53（一）煤电掺氨53（二）气电掺氢55四、解决跨季节长时储能问题..56（一）技术挑战与局限性..58（二）长时储能经济性测算....58五、提供双碳目标下电力系统的可选解决方案....61（一）甘肃省实现全省火电转型简析61（二）浙江省实现全省火电转型简析62（三）新型电力系统经济性解决路径之一....62第七解：新型能源体系的氢密码64一、能源消费总量与结构发展趋势64二、新型能源体系展望..65三、加快构建“源网荷储”智能协同的新型电力系统..68四、逐步形成“产供运用”一体化的新型油气系统69五、积极布局“电-氢-资源”耦合互为支撑的新型能源体系...70第八解：氢基能源规模之密..73一、全国用氢需求现状与预测..73二、工业领域氢基能源需求73（一）合成工业用氨....73（二）合成工业用甲醇74（三）石油化工74（四）冶金还原剂..75三、交通领域氢基能源需求75（一）公路运输76（二）铁路及轨道交通76（三）航空领域77（四）航运..77四、电力领域绿氢需求..78（一）气电掺氢78（二）煤电掺氨78（三）燃料电池发电....79五、建筑领域绿氢需求..79六、绿氢需求预测....79第九解：氢能关键技术之问..82一、氢的制备82（一）技术分析82（二）国产化分析..84（三）绿氢合成氨分析85（四）氢能储输88二、氢能应用92（一）交通领域92（二）工业领域93（三）电力领域94（四）建筑领域96第十解：全球绿色氢能中心愿景97一、引言..97二、中国构建绿色氢能中心的优势97（一）市场潜力巨大....97（二）要素保障能力强98（三）政策支持力度不断加强99（四）技术创新能力持续提升....100三、中国构建绿色氢能中心的机遇....101（一）氢能是世界能源低碳转型的需要101（二）氢能贸易加速国际能源秩序重构102（三）提高氢能源定价能力推动人民币结算..103四、绿色氢能中心的挑战..103（一）氢能有关标准和绿色认证体系国际话语权弱....103（二）国际合作难度趋大104（三）国际竞争格局尚不清晰....104五、全球绿色氢能中心的愿景105（一）全球氢基能源贸易中心....105（二）全球氢能源科技创新中心106（三）全球氢基能源应用示范中心..106（四）全球氢基能源装备制造中心..107（五）全球氢基能源绿色认证中心..108结语....1091第一解：解锁氢能新纪元一、氢的历史：从拉瓦锡到拉·库尔氢，宇宙中丰度最大的元素，在地球上氢的单质通常以气态形式存在，拥有工业原料和能源载体的双重身份。过去，氢更多地作为一种基本工业原料或产物出现在化工行业中，或作为化石原料的重要成份被固化在煤炭、石油或天然气中。在全球化石能源短缺和气候变化的双重压力下，氢因其可再生、零排放、高能量密度的绿色属性，受到了越来越多的关注。16世纪瑞士化学家发现将铁溶解在硫酸中的过程会释放出一种神秘的气体，这是人类有记录的首次人工获得氢单质；1766年，亨利·卡文迪什通过相似的实验收集到了氢气并将其点燃获得了水。1783年，法国化学家拉瓦锡首先命名了氢气，意为“成水元素”；1800年，两位英国科学家尼克尔森和卡莱尔首次用电流将水分解成了气体，据此发明了电解槽，揭示了氢与电这对
