氫能的應用場景十分廣泛,目前氫能主要應用于交通領域、工業領域、儲能領域以及建筑領域。9月21日,河北省科技廳等舉辦了河北省氫能產業創新應用場景專場發布會,發布了氫燃料電池軌道車輛研應用、氫氣液化存儲及長距離管道運輸、燃料電池固定式發電系統及技術、高壓氫氣儲運裝備及技術等應用場景,覆蓋氫能全產業鏈。
作為傳統的工業原料和新興的燃料能源,隨著政策的支持和技術的發展,氫能有望在交通、能源、工業、建筑等領域“多點開花”。
交通領域 應用場景
在交通領域,氫能主要應用在商用車、乘用車、有軌電車、船舶、飛機上,是推進交通領域多元化發展的動力源。
氫能在交通領域的兩種應用方向,一是氫內燃機,通過直接燒氫來獲取動力,目前大部分的氫能汽車都是汽油和氫氣混合同時燃燒的摻氫汽車,但是由于儲氫系統的限制,在實際運用當中,氫內燃機不管是對比燃料電池還是傳統燃油汽車和鋰電車型目前都沒有里程優勢。
而另一應用方向是氫燃料電池,自《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》發布以來,氫燃料電池就備受關注,我國氫燃料電池汽多是商用車,秉承著氫燃料電池商用車先于乘用車發展的理念,在政策和補貼的支持下,氫燃料電池汽商用車和客車在技術上和應用上要領先于乘用車。據預測到2035年,我國燃料電池汽車保有量將達到100萬輛左右。2050年燃料電池汽車保有量將達到1000萬輛。
但國內氫燃料電池依然存在技術限制。
工業領域 應用場景
在工業領域,氫能將廣泛應用于鋼鐵、化工、石化等行業,替代煤炭、石油等化石能源。在我國“雙碳”政策下,鋼鐵、石化、化工等領域的脫碳正備受關注。
氫冶金應用場景。作為支撐我國國民經濟發展的基礎性行業之一,鋼鐵行業是“雙碳”目標下工業綠色發展的重要領域,其碳排放總量占全國的15%左右,是占比最高的制造業。
氫冶金工藝目前主要有富氫還原高爐與氣基直接還原豎爐兩類工藝。富氫還原高爐工藝是對現有長流程工藝的改進,減碳幅度為10%-20%;氣基直接還原豎爐工藝是直接還原技術,不需要煉焦、燒結、煉鐵等環節,能夠從源頭控制碳排放,減碳幅度可達50%以上,。
氫化工場景。化工場景中,甲醇和合成氨是氫氣應用規模最大的兩個領域,全球每年有超過10%的氫氣用于生產甲醇的工藝流程,超過37%的氫氣用于合成氨工藝,發展綠氫代替灰氫生產綠色化工產品,將有效降低相關領域的碳排放。
在工業領域中,氫能還有很多其他應用,如煉油過程中,使用氫氣對油品進行加氫裂化、加氫精制等,在水泥煅燒以及陶瓷產業中使用氫替代化石燃料。
儲能領域 應用場景
在儲能領域中,氫儲能技術被認為是極具潛力的新型大規模儲能技術,適用于極短或極長時間能量儲備的技術方式。
風力發電、光伏發電等可再生能源發電是我國發展的重要領域,但風力、光伏等發電方式具有隨機性、間歇性及低能量密度特點,大規模可再生能源發電并網加劇了電力系統供需雙重波動性與不確定性。基于“電?氫?電”的轉換過程,可以實現可再生能源與能源消費終端的有效連接,保障可再生能源大規模、可持續開發利用。
建筑領域 應用場景
在建筑領域中,氫能也是作為燃料,在包括天然氣管網摻氫、家庭熱電聯供、集中式冷熱電三聯供等方面提供能量。將大規模風電、光伏制造的氫按一定比例摻入天然氣,并依托現有天然氣管網進行輸送,摻氫天然氣可被直接利用,可以有效解決大規模可再生能源消納問題。
燃料電池熱電聯供是指利用燃料電池發電技術實現向用戶供給電能和熱能的一種能源供給技術,能源綜合利用效率一般高達90%以上,且目前已有多個示范項目落地。如安徽六安國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站,陜西榆林科創新城零碳分布式智慧能源中心示范項目等。
氫能多領域發展擴寬了氫能產業的發展前景,氫能為一些傳統行業注入了新活力的同時,傳統行業的發展也促進了氫能產業的進步,從長遠來看,未來氫能的發展離不開政策的支持和技術的進步,同時也需要各領域共同推進氫能產業的發展。