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姜耀東委員在“氫能與燃料電池汽車產業合作發展論壇”上的書面發言(原創)

加快確立氫能國家戰略,推進煤制氫技術高質量發展

姜耀東

 

全國政協委員、中國礦業大學(北京)副校長、國際清潔能源論壇(澳門)專家委員

20201 1 月 1 8 日

 

    氫能是一種高效清潔能源,被稱為 21 世紀的終極能源。隨著氫能應用技術發展的逐漸成熟,以及全球應對氣候變化壓力的持續增大,氫能產業的發展在世界各國備受關注。以日美歐為代表的發達國家和地區紛紛制定氫能支持政策,尤其是日、韓發佈了國家氫能發展戰略。近年來我國在氫能領域也取得了進展,一些關鍵技術取得突破,氫能產業正逐步從實驗室走向產業化,已成為應用氫能技術領先的國家之一。但目前我國還沒有類似日本和韓國的氫能發展頂層設計,尚未制定氫能國家戰略,相關的政策、標準等還不完善,從而不利於我國氫能產業的高質量發展。

 

    氫能屬於二次能源,需要從其他能源形式轉換生產而來。氫能產業鏈主要包括: 氫的制取、儲存、運輸和應用等環節。要實現氫能的高質量發展和廣泛應用,首先要解決氫能的制取問題。通常而言,工業化制氫路線主要包括電解水制氫、天然氣制氫、煤炭氣化制氫、生物質氣化制氫、可再生能源制氫等。其中電解水成本最高,每方氫氣需要消耗大約 5kwh 的電能, 因此一般用於小規模的制氫。最理想的做法是利用可再生能源如太陽能、風能、潮汐能發電來電解水制氫,其過程環保,基本無碳排放,但目前由於成本高、規模小和不可控的特點,可以預見在相當長的時期內無法大規模推廣。天然氣制氫工藝成熟,是規模化制氫常用方法之一, 也是國外主流制氫方法,但由於我國嚴重缺乏天然氣,大規模建設天然氣裂解制氫不適合我國能源現狀。我國 ‘富煤缺油少氣’ 的能源資源稟賦決定了煤炭資源獲取的可靠性、廉價性,就目前來說,煤制氫可以作為煤炭清潔利用的最好途徑,以煤炭為原料制取氫氣提供終端用戶使用,集中處理有害廢物將污染降低到最低水準,是一種相對環保的制氫路線。大型清潔煤制氫, 尤其是褐煤制氫,將成為煤炭清潔高效利用以及低質煤開發利用的重要方向,這對於我們這個煤炭大國來說更具有現實意義。

 

    煤制氫的經濟性主要表現在三個方面:一是原料的可獲得性。我國作為煤炭大國,煤炭在一次能源占比達 60,資源豐富且易得; 二是成本較低,煤炭相比天然氣等能源具有明顯的價優勢。根據煤種不同,規模化煤制氫成本已可控制在 0.8 元/立方米上下,有專案甚至低到 0.4-0.5 元/立方米。相比至少 2 元/立方米的天然氣制氫,及成本更高的電解水制氫,煤制氫的經濟性突出。三是技術成熟,產量高。我國煤制氫技術可以追溯到上世紀八九十年代,在此期間神華、齊魯石化、茂名石化等煤化工行業龍頭企業爭相佈局,推動了我國煤制氫技術的發展, 在一氧化碳轉換、氫氣分離提純、大規模空分等關鍵技術上實現了國產化。可以說,目前我國的煤制氫技術成熟、產量高,每年煤制氫產量達千萬噸級,可支持規模化應用,這是其他制氫路徑不具備的優勢。但煤炭作為高碳能源,煤制氫產生的二氧化碳排放問題應高度重視。要在煤制氫的技術中運用二氧化碳捕集、利用和封存等技術,推動化石能源制氫過程中實現碳中和。因此如何建立一個低碳、清潔的煤制氫能供應體系,也是我們面臨的重要挑戰。

 

    在煤制氫的技術路線中,要特別重視煤炭地下氣化技術。煤炭地下氣化就是將處於地下的煤炭進行有控制的燃燒,通過對煤的熱作用及化學作用產生可燃氣體的過程。它集建井、採煤、氣化三大工藝為一體,變傳統物理採煤為化學採煤。煤炭地下氣化可有效避免傳統採煤引起的安全和生態環境問題,提高資源利用效率,變物理採煤為化學采氣,可以有效緩解我國“富煤” 和“氣不足”之間的矛盾。如果煤炭地下氣化技術成功推廣應用,將開啟中國“天然氣和煤制氫革命”,實現天然氣和煤制氫產量跨越增長,在新能源達到規模化供應之前,可開闢中國特色的有效提供甲烷與氫氣戰略新途徑。中國礦業大學(北京)餘力教授的團隊 40 年來一直致力於煤炭地下氣化技術的研究與開發,擁有豐富的工程實踐經驗。由於煤炭地下氣化技術集建井、採煤、氣化三大工藝為一體,沒有地面煤炭洗選、運輸等成本,其原料成本僅為地面氣化的1/4~1/10,具有較大的原料成本優勢,使得煤制氫的成本更低。

 

    最後建議由國務院牽頭,確定氫能產業發展的領導機構和牽頭部門,制定國家氫能發展戰略及實施路線圖,強化對產業有序發展引導,從頂層設計上組織產業鏈企業協同有序競爭。在國家氫能戰略的制定中,充分考慮低碳、清潔的煤制氫技術途徑,高度重視煤炭地下氣化這一革命性技術的科技攻關和突破。

2020-11-27
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