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破解储氢难题，成为产业链关键

中国（西部）氢能大会-展会；赶碳号摄

第三部分，介绍绿氢的储运和加注问题。

前面讲了一是发电，二是制氢，还有一块很复杂的是制-储-运-加的中间过程。储，有各种各样的技术，有气态、液态、固态，最近比较火的是固态储氢。固态又有很多种，而液态比方说液氢、甲醇、甲酸、甲苯。我们这里也有很多，比如有机储氢等等，这些我们都做过研究，也都做过跟踪。

关键还是在于成本，就是平准化储氢成本，也就是全生命周期总投入和储氢循环的总量来算成本，这些都可以算出来。固态储氢，目前还是自研阶段，成本还没有办法计算。到目前为止，储氢技术很多，但并没有我们期待的、颠覆性的理想储氢技术。

当然技术创新我们值得鼓励、值得示范、值得对比，现在从三个角度来看，固态、气态、液态，总体来看，如果用气态，目前的成本最低还是高压容器，未来最低的是制氢容器盐穴（大规模、百万吨级）。

液氢，目前还没有看到特别低成本的，固态目前还没有。液态目前最好的是氨，因为氨的储氢量很大，一个立方米可以储120公斤氢。液氢液化也就是50公斤，但是氨储氢比它要高1倍，重量可以达到17、18公斤。我们的氢瓶现在都是4%、5%，所以大规模、长距离的储运，将来都是氨。而且氨的基础设施是齐备的。所以从目前看，承压溶剂氨是最好的。这是关于存储。

我们还有车载存储。车上的存储目前都是35MP氢瓶，大家选的都是这个。这个仍然是主流技术，中期看不太可能突破。下一步是提高压力，目前70兆帕氢瓶还非常贵，储1公斤氢需要6000元～7000元块钱，太贵了。我们必须要材料国产化，关键是高强度碳纤维。所以，车上肯定还是这条路径。这条路径还有很大的改进潜力。

从氢能运输的角度看，如果我们原料氢11块钱，用拖车如果是20兆帕，100公里也要10块钱。我们在加氢站自己的费用又要10块钱，所以原料加10块钱，到最终加到车上，还是30块钱，所以目前的储运压力必须提高。

如果提高到50兆帕，单车运氢可接近1吨。所以，等这个提升以后，运输成本会大幅下降。目前短距离还是这个方式。当然，如果想取代这个，难度还是蛮大的。这就是我们认为最好的，到28块钱，用50兆帕（500个大气压）可以到28块钱，同样是11块钱的原料成本。

如果我们长距离1000公里输出，现在量比较小的时候，输电更加划算。因为超高压输电，1000公里的成本8分钱/度电，还是有优势的。长距离、大规模输氢将来肯定是管道，这个毫无疑问。以上是运输。

如果我们大范围看，国际的船运大规模现在都是氨或者甲醇。如果我们要出口，肯定是氨和甲醇。如果我们是长距离在国内运输，将来肯定是管道。所以，现在内蒙古也准备建设区域管道。像我们陕西榆林这种有大规模制氢、储氢的基地，将来肯定要向全国供氢，就由现在的供应煤，变成将来供应氢。这个规模应该是百万吨甚至千万吨量级。因为我国实现碳中和，需要大概差不多1亿吨以上绿氢。这就是我们氢的运输。

04

氢储能，将成为新型电力系统重要支撑

中国（西部）氢能大会-展会；赶碳号摄

第四部分，说一下氢系统的集成和氢储能。

刚才都说是各个单向技术，我们最后需要把所有的技术集成起来变成系统。

首先，我们要看一下，氢能大系统集成的技术挑战就是产业链、多环节、多元化。我们从可再生能源到最后的应用，包括化工，我们煤化工很多，大量需要氢的。如果氢加入进去，我们就可以大量减少二氧化碳排放。同时，去降低煤的用量，成本上也可以降低的。

另外，氢动力发电，交通这些都是，我们这儿（陕西榆林）都有。我们的化工大规模，我们的电力也是大规模，我们也可以用氨发电，我们的煤电厂也可以把氢放进去掺烧。

另外，我们的氢交通这儿有大量的10万辆重卡，我们这儿的场景很好。我们的风光也很好，中间有电网、制氢、转化、储存、运输、管储，每一个环节都是多元化的。

但是，我们没有一个统一的标准，这跟电动汽车和动力电池完全不一样。动力电池只要把电池做好了，都是这个东西，电池到处用，都是同一个电池。储能现在都是电池，95%都是电池，跟车上用的电池基本上是一样的。

但是，氢不一样，氢的环节太多了。所以，我们必须要选择，怎么选？我们没有统一的模式和标准的解决方案。那我们的出路就是因事制宜、因地制宜，国情决定路线，场景定义产品。所以，我们都要做专门的方案。

下面说几个基层的关键问题，比如说现在一个电解槽每小时1500方，最大也就2000方。但是，我们现在大的制氢公司往往都要50个、100个电解槽（1000方），这100个怎么集成，全世界都没干过。

那么，这里头我们有控制问题、安全问题、化工问题等一堆问题，这就是我们现在做的工作，因为没有先例。比如说现在做仿真平台，多槽混联，有实验的、有构型方面、还有控制运行策略的，碱性电解槽的动态特性不太好，一个槽不太好，100个槽在一块儿就好了，因为可以多槽进行控制，可以解决动态问题。

另外，氢安全。

做氢能产业，一定要注意安全，安全是我们很大的一个问题。这是我们冬奥会的火炬，这个火炬是氢能的火炬，安全装置就是我的团队提供的。这就是我们安全的一次尝试。冬奥会上我们有多少个呢？有11个制氢基地，1200辆车，30多个加氢站，还有200辆运氢车在路上跑，所以当时我们压力非常大。为了氢安全我们下了非常大的力气，因为要万无一失。这是全球最大规模的燃料电池汽车应用示范，我们为此也开发了整个监控系统，总的来看我们是非常成功的，这是第二个关键技术。

第三个就是氢储能。所谓氢储能就是光伏风电在气候很好的时候，电产生多了，电网受不了的时候制成氢储存起来，当电网电不够的时候，我们再发电发回去，形成动力循环。

其实跟我们的压缩空气储能，抽水蓄能储能是很像的。相比之下，氢储能会是今后的主流储能方式，因为它储能的规模周期都是压缩空气和抽水蓄能无法相比的，因为我们的抽水蓄能受限于扩容量，氢可以储百万吨、千万吨都没有问题。榆林我们认为有千万吨储氢的潜力，电是不可能的，电池就更不行了，储一万度电都不得了，但这是储几千万度电。另外周期可以储一年，储多久都没有事，放电周期可以很长。

另外，我们也可以在东部搞氢储能，比方分布式氢储能，就是用燃料电池发电，集中式氢储能还是用燃气轮机和蒸汽轮机，因为功率太大是百万千瓦级的，就像我们这边的发电厂。所以氢储能是除了氢动力和氢原料，用于化工和钢铁之外的最大用途，也是未来新型电力系统主要支撑的支柱。

比方说氢储能，就是把氢能全链条集成，一个环节都不能落下，这是最复杂的。首先我们全链条无污染，另外我们的瓶颈就在制氢系统的成本，发电的成本，比如分布式和燃料电池发电成本，锅炉掺烧是集中式，如果本身的转化效率低，比方百分之三四十，但如果把废热利用起来，80%几是可以的，做到90%都可以，这比抽水蓄能、压缩空气储能的转化效率都要高。

对于发电的选择，我们有各种各样的。我们有燃料电池、氢燃气能机，也有掺烧的锅炉。现在日本主要搞掺氨的锅炉。因为日本自己没有氢，都是从海上运来的。运来的时候，就是氨，所以继续用氨。我们如果在这儿搞，就没有必要变成氨了。你能直接用，为什么要变呢？我们现在一般主张在国内的风电光伏基地旁边有很多调峰煤电厂，完全可以用掺氢燃烧的方式发电。

大家知道，我们中国的煤电厂有12亿千瓦，主体的能源现在60%多的发电，都是煤发电。未来要降到10%以内，怎么解决？不是把这些电厂拆掉，而是把燃料改变，这是我们要做的工作。

现在煤电厂都在搞灵活型改造，到低负荷的时候，煤燃烧是不稳定的。通过掺氢，因为氢的燃料特性非常好，就可以解决这个问题。我们现在也在做这个，正在做一个示范。

这是我们做的一个计算分析。也就是说，我们在风光多的时候制成氢，图中红色的锅炉还是没发电，我们掺进去20%氢，二氧化碳降低40%。我知道现在我们的煤电基地都有一个碳排放强度的问题，这是很好的。

而且，我们能量形成了季节性转移。高的时候，我们在储氢，低的时候我们在放氢，季节性转移，也非常好。因为国际上有一个共识，未来10%的可再生能源要通过长时储能解决，主体就要氢储能。10%是多少呢？到2060年，中国需要1.5万亿度电的长时储能。我们中国现在是8、9万亿度，2060年大概是17万度电。我们为了制氢，制1亿吨氢，还要2、3万亿度电，这中间1.5万亿的长时储能，这就是长时储能未来的发展前景很好。

我们算过电化学储能最大规模也就是200亿度电，靠什么主体呢？电动汽车。因为电动汽车车上就可以储200亿度电，所以这是我们要做的很重要的一件事情。我们估计在未来煤发电慢慢减少，绿氢掺氢会上来。