03

破解儲氫難題，成為產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵

中國（西部）氫能大會-展會；趕碳號攝

第三部分，介紹綠氫的儲運和加注問題。

前面講了一是發(fā)電，二是制氫，還有一塊很復雜的是制-儲-運-加的中間過程。儲，有各種各樣的技術(shù)，有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，最近比較火的是固態(tài)儲氫。固態(tài)又有很多種，而液態(tài)比方說液氫、甲醇、甲酸、甲苯。我們這里也有很多，比如有機儲氫等等，這些我們都做過研究，也都做過跟蹤。

關(guān)鍵還是在于成本，就是平準化儲氫成本，也就是全生命周期總投入和儲氫循環(huán)的總量來算成本，這些都可以算出來。固態(tài)儲氫，目前還是自研階段，成本還沒有辦法計算。到目前為止，儲氫技術(shù)很多，但并沒有我們期待的、顛覆性的理想儲氫技術(shù)。

當然技術(shù)創(chuàng)新我們值得鼓勵、值得示范、值得對比，現(xiàn)在從三個角度來看，固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)，總體來看，如果用氣態(tài)，目前的成本最低還是高壓容器，未來最低的是制氫容器鹽穴（大規(guī)模、百萬噸級）。

液氫，目前還沒有看到特別低成本的，固態(tài)目前還沒有。液態(tài)目前最好的是氨，因為氨的儲氫量很大，一個立方米可以儲120公斤氫。液氫液化也就是50公斤，但是氨儲氫比它要高1倍，重量可以達到17、18公斤。我們的氫瓶現(xiàn)在都是4%、5%，所以大規(guī)模、長距離的儲運，將來都是氨。而且氨的基礎(chǔ)設(shè)施是齊備的。所以從目前看，承壓溶劑氨是最好的。這是關(guān)于存儲。

我們還有車載存儲。車上的存儲目前都是35MP氫瓶，大家選的都是這個。這個仍然是主流技術(shù)，中期看不太可能突破。下一步是提高壓力，目前70兆帕氫瓶還非常貴，儲1公斤氫需要6000元～7000元塊錢，太貴了。我們必須要材料國產(chǎn)化，關(guān)鍵是高強度碳纖維。所以，車上肯定還是這條路徑。這條路徑還有很大的改進潛力。

從氫能運輸?shù)慕嵌瓤�，如果我們原料�?1塊錢，用拖車如果是20兆帕，100公里也要10塊錢。我們在加氫站自己的費用又要10塊錢，所以原料加10塊錢，到最終加到車上，還是30塊錢，所以目前的儲運壓力必須提高。

如果提高到50兆帕，單車運氫可接近1噸。所以，等這個提升以后，運輸成本會大幅下降。目前短距離還是這個方式。當然，如果想取代這個，難度還是蠻大的。這就是我們認為最好的，到28塊錢，用50兆帕（500個大氣壓）可以到28塊錢，同樣是11塊錢的原料成本。

如果我們長距離1000公里輸出，現(xiàn)在量比較小的時候，輸電更加劃算。因為超高壓輸電，1000公里的成本8分錢/度電，還是有優(yōu)勢的。長距離、大規(guī)模輸氫將來肯定是管道，這個毫無疑問。以上是運輸。

如果我們大范圍看，國際的船運大規(guī)�，F(xiàn)在都是氨或者甲醇。如果我們要出口，肯定是氨和甲醇。如果我們是長距離在國內(nèi)運輸，將來肯定是管道。所以，現(xiàn)在內(nèi)蒙古也準備建設(shè)區(qū)域管道。像我們陜西榆林這種有大規(guī)模制氫、儲氫的基地，將來肯定要向全國供氫，就由現(xiàn)在的供應煤，變成將來供應氫。這個規(guī)模應該是百萬噸甚至千萬噸量級。因為我國實現(xiàn)碳中和，需要大概差不多1億噸以上綠氫。這就是我們氫的運輸。

04

氫儲能，將成為新型電力系統(tǒng)重要支撐

中國（西部）氫能大會-展會；趕碳號攝

第四部分，說一下氫系統(tǒng)的集成和氫儲能。

剛才都說是各個單向技術(shù)，我們最后需要把所有的技術(shù)集成起來變成系統(tǒng)。

首先，我們要看一下，氫能大系統(tǒng)集成的技術(shù)挑戰(zhàn)就是產(chǎn)業(yè)鏈、多環(huán)節(jié)、多元化。我們從可再生能源到最后的應用，包括化工，我們煤化工很多，大量需要氫的。如果氫加入進去，我們就可以大量減少二氧化碳排放。同時，去降低煤的用量，成本上也可以降低的。

另外，氫動力發(fā)電，交通這些都是，我們這兒（陜西榆林）都有。我們的化工大規(guī)模，我們的電力也是大規(guī)模，我們也可以用氨發(fā)電，我們的煤電廠也可以把氫放進去摻燒。

另外，我們的氫交通這兒有大量的10萬輛重卡，我們這兒的場景很好。我們的風光也很好，中間有電網(wǎng)、制氫、轉(zhuǎn)化、儲存、運輸、管儲，每一個環(huán)節(jié)都是多元化的。

但是，我們沒有一個統(tǒng)一的標準，這跟電動汽車和動力電池完全不一樣。動力電池只要把電池做好了，都是這個東西，電池到處用，都是同一個電池。儲能現(xiàn)在都是電池，95%都是電池，跟車上用的電池基本上是一樣的。

但是，氫不一樣，氫的環(huán)節(jié)太多了。所以，我們必須要選擇，怎么選？我們沒有統(tǒng)一的模式和標準的解決方案。那我們的出路就是因事制宜、因地制宜，國情決定路線，場景定義產(chǎn)品。所以，我們都要做專門的方案。

下面說幾個基層的關(guān)鍵問題，比如說現(xiàn)在一個電解槽每小時1500方，最大也就2000方。但是，我們現(xiàn)在大的制氫公司往往都要50個、100個電解槽（1000方），這100個怎么集成，全世界都沒干過。

那么，這里頭我們有控制問題、安全問題、化工問題等一堆問題，這就是我們現(xiàn)在做的工作，因為沒有先例。比如說現(xiàn)在做仿真平臺，多槽混聯(lián)，有實驗的、有構(gòu)型方面、還有控制運行策略的，堿性電解槽的動態(tài)特性不太好，一個槽不太好，100個槽在一塊兒就好了，因為可以多槽進行控制，可以解決動態(tài)問題。

另外，氫安全。

做氫能產(chǎn)業(yè)，一定要注意安全，安全是我們很大的一個問題。這是我們冬奧會的火炬，這個火炬是氫能的火炬，安全裝置就是我的團隊提供的。這就是我們安全的一次嘗試。冬奧會上我們有多少個呢？有11個制氫基地，1200輛車，30多個加氫站，還有200輛運氫車在路上跑，所以當時我們壓力非常大。為了氫安全我們下了非常大的力氣，因為要萬無一失。這是全球最大規(guī)模的燃料電池汽車應用示范，我們?yōu)榇艘查_發(fā)了整個監(jiān)控系統(tǒng)，總的來看我們是非常成功的，這是第二個關(guān)鍵技術(shù)。

第三個就是氫儲能。所謂氫儲能就是光伏風電在氣候很好的時候，電產(chǎn)生多了，電網(wǎng)受不了的時候制成氫儲存起來，當電網(wǎng)電不夠的時候，我們再發(fā)電發(fā)回去，形成動力循環(huán)。

其實跟我們的壓縮空氣儲能，抽水蓄能儲能是很像的。相比之下，氫儲能會是今后的主流儲能方式，因為它儲能的規(guī)模周期都是壓縮空氣和抽水蓄能無法相比的，因為我們的抽水蓄能受限于擴容量，氫可以儲百萬噸、千萬噸都沒有問題。榆林我們認為有千萬噸儲氫的潛力，電是不可能的，電池就更不行了，儲一萬度電都不得了，但這是儲幾千萬度電。另外周期可以儲一年，儲多久都沒有事，放電周期可以很長。

另外，我們也可以在東部搞氫儲能，比方分布式氫儲能，就是用燃料電池發(fā)電，集中式氫儲能還是用燃氣輪機和蒸汽輪機，因為功率太大是百萬千瓦級的，就像我們這邊的發(fā)電廠。所以氫儲能是除了氫動力和氫原料，用于化工和鋼鐵之外的最大用途，也是未來新型電力系統(tǒng)主要支撐的支柱。

比方說氫儲能，就是把氫能全鏈條集成，一個環(huán)節(jié)都不能落下，這是最復雜的。首先我們?nèi)�鏈條無污染，另外我們的瓶頸就在制氫系統(tǒng)的成本，發(fā)電的成本，比如分布式和燃料電池發(fā)電成本，鍋爐摻燒是集中式，如果本身的轉(zhuǎn)化效率低，比方百分之三四十，但如果把廢熱利用起來，80%幾是可以的，做到90%都可以，這比抽水蓄能、壓縮空氣儲能的轉(zhuǎn)化效率都要高。

對于發(fā)電的選擇，我們有各種各樣的。我們有燃料電池、氫燃氣能機，也有摻燒的鍋爐�，F(xiàn)在日本主要搞摻氨的鍋爐。因為日本自己沒有氫，都是從海上運來的。運來的時候，就是氨，所以繼續(xù)用氨。我們?nèi)绻�在這兒搞，就沒有必要變成氨了。你能直接用，為什么要變呢？我們現(xiàn)在一般主張在國內(nèi)的風電光伏基地旁邊有很多調(diào)峰煤電廠，完全可以用摻氫燃燒的方式發(fā)電。

大家知道，我們中國的煤電廠有12億千瓦，主體的能源現(xiàn)在60%多的發(fā)電，都是煤發(fā)電。未來要降到10%以內(nèi)，怎么解決？不是把這些電廠拆掉，而是把燃料改變，這是我們要做的工作。

現(xiàn)在煤電廠都在搞靈活型改造，到低負荷的時候，煤燃燒是不穩(wěn)定的。通過摻氫，因為氫的燃料特性非常好，就可以解決這個問題。我們現(xiàn)在也在做這個，正在做一個示范。

這是我們做的一個計算分析。也就是說，我們在風光多的時候制成氫，圖中紅色的鍋爐還是沒發(fā)電，我們摻進去20%氫，二氧化碳降低40%。我知道現(xiàn)在我們的煤電基地都有一個碳排放強度的問題，這是很好的。

而且，我們能量形成了季節(jié)性轉(zhuǎn)移。高的時候，我們在儲氫，低的時候我們在放氫，季節(jié)性轉(zhuǎn)移，也非常好。因為國際上有一個共識，未來10%的可再生能源要通過長時儲能解決，主體就要氫儲能。10%是多少呢？到2060年，中國需要1.5萬億度電的長時儲能。我們中國現(xiàn)在是8、9萬億度，2060年大概是17萬度電。我們?yōu)榱酥茪�，�?億噸氫，還要2、3萬億度電，這中間1.5萬億的長時儲能，這就是長時儲能未來的發(fā)展前景很好。

我們算過電化學儲能最大規(guī)模也就是200億度電，靠什么主體呢？電動汽車。因為電動汽車車上就可以儲200億度電，所以這是我們要做的很重要的一件事情。我們估計在未來煤發(fā)電慢慢減少，綠氫摻氫會上來。