氢能发电技术发展与应用个人调研报告

氢能发电技术发展与应用个人调研报告一、氢能源概述氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75，二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等，但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。氢能的主要优点有燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的39倍，焦炭的45倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。2、中国燃料电池和氢能调研（1）中国燃料电池和氢能概述对中国而言，燃料电池并不再是一种新的技术了。中国大学已经对其进行了数十年的科学研究，同时中国境内也建立了许多商业化燃料电池公司。燃料电池是实现中国低碳经济体的重要机会。中国十分依赖于煤火电厂提供电力，也是世界最大的汽车制造工业基地和移动电信发展扩张最快的国家，是温室气体排放大国。为逐渐向可再生能源结构过渡，中国已经开始实行了一些项目。但项目的实施过程必须要保证电网的稳定性，燃料电池是一种很好的选择。富余电力可先制氢，然后用于燃料电池汽车，是一种推进中国低碳发展的优质方案。为实现燃料电池商业化而进行的项目“由点向面”的正在不同地区逐渐发展长大，燃料电池示范项目主要应用于轿车、公交车或观光车等交通工具。同时，配套的氢能基础设施（固定加氢站和移动加氢站）也在发展之中。目前，电信行业中后备电源比较热门的是使用蓄电池，但随着燃料电池成本的下降和运行时间的增加，燃料电池的使用量将不断上升。中国政府对燃料电池的经济支持力度很大，很多催化剂、膜和系统等供应链公司和众多终端公司正在引领中国成为世界燃料电池行业的主角。中国人口总数居世界第一，目前有13亿，其中城市居民占47。自1993年以来中国成为原油净进口国，2009年之后成为世界第二大的原油进口国。中国电力有80来自煤，19来自水力发电，这种结构使中国自2007年以来成为世界CO2排放第一大国。而且其他制造和家庭领域也有不少的碳排放量。中国的汽车制造量自2008位居世界第一，达1800万量。手机使用量也位于世界第一，达到9510万。这些因素都使中国在能源供应、人口管理和能源安全方面面临很多挑战。中国政府也开始正视这些问题，过去几年积极实施可再生能源战略，并投资开发碳捕集和储存CCS技术。但这并不是那么容易的，电力输送是中国面临的另一个难题。（2）中国燃料电池和氢能应用项目2008年奥运会此次示范项目共投入车辆600辆，运行里程超过235万公里以上，在保证安全运行的前提下，顺利完成了奥运期间承担的运行任务。参与奥运示范的新能源车主要包括混合动力客车一汽10辆、东风15辆，主要在围绕奥运村的公交专线上运行。混合动力轿车一汽5辆、奇瑞50辆、长安20辆，主要作为奥运出租车。纯电动客车50辆，在媒体村和奥运村作为摆渡的大客车，运送中外媒体工作人员和运动员。东风提供的纯电动场地车415辆，主要在场馆内服务。北汽福田/清华燃料电池大客车3辆作为公交车使用。上海大众/同济的燃料电池轿车20辆，主要作为科技部和北京运输局的公共用车。同时，燃料电池轿车和客车都参与了奥运马拉松比赛，轿车作为先导车，大客车作为收容车。此外，中通的5辆纯电动客车担任交通的摆渡任务，由奥组委交通部负责。十城千辆项目2009年2月，中国政府启动十城千辆，即在13个试点城市中率先推出1000辆新能源汽车，项目的计划是到2012年在这些城市中拥有60000辆清洁能源汽车。世博会世博会期间总计投入示范运行的各种类型新能源汽车达到1017辆，是目前世界最大规模的新能源汽车商业运营的“舞台”，其中纯电动汽车321辆，包括纯电动客车120辆，超级电容客车61辆，纯电动场馆车140辆；混合动力汽车500辆，包括混合动力客车150辆，混合动力轿车350辆；燃料电池汽车196辆，包括燃料电池客车6辆，燃料电池轿车90辆，燃料电池观光车100辆。这是继2008年北京奥运会后，我国新能源汽车技术和成果的又一次集中展示，是目前世界最大规模的新能源汽车商业运营。据了解，为配套世博新能源汽车的示范运行，世博园区内新建了1座充电站，用于采用快速更换电池方式的120辆纯电动公交客车；在世博大道建设1条充电线路，在每个站点为超级电容公交客车提供快速充电；在靠近世博园区济阳路附近新建1座世博加氢站和2辆移动加氢车，为50辆燃料电池轿车和6辆燃料电池公交客车、100辆燃料电池观光车提供燃料加注服务。有关部门还对安亭加氢站进行了适应性改造，为另外40辆燃料电池轿车提供燃料加注服务。（3）中国燃料电池目前的机会固定式系统固定式电站在中国的市场潜力很大，电信电力的备用电源将越来越多使用燃料电池。中国是世界上移动通信扩张最快的国家，但同时中国没有自已的完整的国家电网系统。一些偏远的地区并入电网付出的代价过高，特别适合于使用电池作为备用电源。每年中国电信行业的电池销售额为300到500亿RMB，而且呈现不断增长的趋势。燃料电池公司也因此进入这个庞大的市场，与传统电池行业竞争。但问题还在价格上，电信部门希望政府能提供可观的购买津贴作为支持。中国移动电话用户增长示意图目前政府对此领域的支持主要来自863项目，但大多数还处于研发阶段。自2009年以来，国际（RELIO）、国内武汉理工大学新能源有限公司公司都已经对产品进行过示范运行，结果安全可靠。攀业氢能技术有限公司也进入这一技术领域，其目标是其系统每年工作100小时，并拥有10年的使用寿命，目前公司已经有少量初级产品在示范运行。上海EVERPOWER技术有限公司有6KW的后备电源单位正在测试中，大连新源动力有限公司也正和三大运营商讨论燃料电池的部署计划。在操作时间较长（8H）的情况下燃料电池后备系统如今的成本已经可与传统电池相近，但操作时间短的话成本还是很高，但传统电池污染环境的成本代价太高，政府宁愿发展燃料电池这类的清洁能源技术，大半的锂铅电池厂已经被政府关闭。燃料电池交通工具中国汽车的生产量以每年10在增长，而最令中国政府担心就是随之而来的尾气排放问题。中国发展清洁能源汽车的需求不言而喻。燃料电池汽车（轿车和公交车）早已成为政府资金支持示范运行的重点领域，说明该领域拥有令人深信不疑的巨大应用潜力。燃料电池汽车示范运行在国内（2008年奥运会，2010年世博会）和国际（加州16辆中国FCEV测试）都在如火如荼的进行。这些项目主要由大连新源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司、上海大众和上汽等联合进行的。上汽计划最早于2013年就开始试批量生产FCEV（20到30辆），到2015年刚开始商业化生产FCEV，每年生产1000辆左右。此外，随着电动自行车在中国越来越流行，中国电动自行车的燃料电池应用潜力也不小。燃料电池相对来说更轻、行程更远，主要问题还是成本和寿命的进一步提高。便携式燃料电池中国有一些公司对便携式燃料电池拥有较大的兴趣。江苏中靖公司开发出2W的燃料电池充电器，并计划开发中国军队使用这款产品的市场。该产品使用公司的固体氢专利技术，每12克产品可以生产纯度为99999的氢气121克，能满足产品5H的运行需求。新加坡HORIZON燃料电池公司也对中国市场有兴趣，主要目标是MINIPAK电子充电器的应用，公司已经与主要的电信供应商达成最终共识，很快将进入实施阶段。这种产品可以在家用加氢站中加氢，每个加满需要半小时，充满后可满足IPHONE4两次充电需求，大概一周脱离电网的电量。随着近期2012消费电子展上POWERTREKK燃料电池充电器的推出，说明燃料电池电子充电器的市场就要来临了。燃料和基础设施中国主导的燃料电池技术是PEMFC，使用的燃料通常为氢气。2007年，中国第一座加氢站建成于上海安亭，由上海舜华新能源系统有限公司研发并建设的，该加氢站已于2007年7月15日正式开业。上海舜华新能源系统有限公司与同济大学合作，自2004年以来，为满足不同用途需要，已先后开发3代移动加氢站2004年开发的第一代移动加氢站，采用了非电驱动的氢气增压方式，填补了国内外在该领域的空白。具有机动性好、取气率高、加注能力强等特点，特别适合少量燃料电池汽车野外路试的氢燃料加注。公司为世博会建立了一座加氢站和两辆移动加氢站，世博加氢站将被移至上海嘉定汽车城，分成两座新站，可提供700BAR和350BAR的加氢需求。目前，中国有四座固定加氢站和五辆移动加氢车，使用的氢气主要来自工业副产氢。在上海，副产氢气足够10000辆FCEV的使用需求量。而北京的氢气来源比较广泛管道氢气、现场天然气湿重整和电解水制氢。3、中国燃料电池和氢能调研数据分析氢能源虽然是最清洁的能源，但是氢能源的使用并不像传统化石能源那样方便，其中最大的难点在于如何制取氢。氢虽然是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75。但氢绝大多数是以化合物形式存在的。现在获得氢的主要方法有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。但是这些方式在获得氢能的同时也消耗了其他种类的能源。按照能量守恒定律“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。