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目前國(guó)內(nèi)液氫主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域，作為火箭的燃料。
一般來(lái)說(shuō)，管道輸送是成本最低的，但一般只適用于用戶連續(xù)直接使用，在需要大量?jī)?chǔ)存?zhèn)溆玫膱?chǎng)合則無(wú)法適應(yīng)，而這正是液氫的優(yōu)勢(shì)。
如前所述，在國(guó)內(nèi)氫能規(guī)?；瘧?yīng)用后，液氫可用于需求氫氣的各個(gè)行業(yè)。
在碳中和目標(biāo)下，液氫在各應(yīng)用場(chǎng)景中主要可分為三大角色：能源介質(zhì)，工業(yè)特氣或原料，儲(chǔ)能媒介。
液氫作為氫能利用的中間儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)解決方案，以能源介質(zhì)使用是其首要的應(yīng)用場(chǎng)景。
液氫可為氫燃料電池車供應(yīng)氫氣，特別適用于用量大、行駛里程長(zhǎng)、比儲(chǔ)氫重量要求高的重型卡車、大巴車、無(wú)人飛行器、火車等應(yīng)用場(chǎng)合，這是由液氫密度大的特性提供的，相同體積的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，液氫儲(chǔ)存量要大得多。
同時(shí)，液氫溫度一般低于-250C，在此溫度下，除氦氣外的氣體雜質(zhì)都已固化，蒸發(fā)的氫氣純度很高，因此液氫供氫是全球公認(rèn)的大規(guī)模獲得超純氫的方式，相比于氣態(tài)提純技術(shù)具有高效可控、不易污染、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，完全能夠滿足燃料電池對(duì)氫氣品質(zhì)的要求。按照GB 37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料一氫氣》規(guī)定的氫氣質(zhì)量要求，總硫含量要求不高于4ppb，總鹵化物要求不高于50ppb。
當(dāng)前很多工業(yè)氫氣特別是工業(yè)副產(chǎn)氫氣都很難滿足要求，而液氫技術(shù)路線在各環(huán)節(jié)的雜質(zhì)含量都會(huì)得到有效控制。
因此，采用液氫供氫可極大延長(zhǎng)燃料電池的使用壽命。
作為工業(yè)特氣，液氫可為半導(dǎo)體、電真空材料、電子元器件、硅晶片、光導(dǎo)纖維等工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)提供超純氫氣作為保護(hù)氣，替代目前的高壓氫氣供氫方式，可確保氫氣純度要求，同時(shí)可減少供氫系統(tǒng)切換次數(shù)，保障氫氣供應(yīng)量。
同時(shí)，液氫作為工業(yè)原料，在碳中和目標(biāo)下，可為化工行業(yè)加氫需求提供原料，替代現(xiàn)有的自行煤、石油、天然氣等制氫存在碳排放的供氫模式；可為金屬冶煉供應(yīng)氫氣作為還原劑。
冶金行業(yè)作為碳排放大戶(如煉鋼企業(yè)每噸鋼排放1.8 噸二氧化碳），提出用氫氣來(lái)代替焦?fàn)t氣作為還原劑，可實(shí)現(xiàn)碳近零排放。而且液氫供氫雜質(zhì)痕量，用來(lái)合金治煉，很容易控制還原劑中引入的雜質(zhì)，可獲得很高的合金產(chǎn)品品質(zhì)，將極大的提高冶金行業(yè)特別是特種合金的技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)的轉(zhuǎn)型提升，進(jìn)一步帶動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行氫氣煉鋼的試點(diǎn)工作。
近年來(lái)，伴隨風(fēng)光發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展，以電解制氫的氫儲(chǔ)能逐漸得到推廣應(yīng)用。
而液氫因?yàn)閮?chǔ)能規(guī)模大成本低、屬于低頻調(diào)節(jié)與儲(chǔ)電的高頻調(diào)節(jié)具有互補(bǔ)性、中游運(yùn)輸方式靈活和下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等優(yōu)點(diǎn)在儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?/span>
理論上每公斤液氫可儲(chǔ)電 33.6kWh，一個(gè) 40m3液氫罐式集裝箱可儲(chǔ)電 8.4x10?kWh,100m3液氫罐可儲(chǔ)電 21x10?kWh，而挪威計(jì)劃建設(shè)的50000m3的液氫球罐可儲(chǔ)電超過(guò)1x108kwh，約為三峽水電站年發(fā)電量的1/900，可供全北京市居民用電一天半，這個(gè)儲(chǔ)能量是現(xiàn)有所有抽水蓄能電站所無(wú)法企及的，對(duì)于調(diào)節(jié)電網(wǎng)穩(wěn)定是極為可觀的。
液氫儲(chǔ)能對(duì)于避免像美國(guó)德州那樣的電力崩潰問(wèn)題是容易實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)然這屬于國(guó)家戰(zhàn)略，需要大型電力、電網(wǎng)企業(yè)，從全局的角度來(lái)統(tǒng)籌建設(shè)。
圖片來(lái)源：國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所 熊華文
在碳中和目標(biāo)下，以太陽(yáng)能、風(fēng)能等為主的可再生能源因時(shí)間和空間的分布不平衡，其發(fā)電功率不穩(wěn)定，上網(wǎng)造成電網(wǎng)不穩(wěn)定，需要其他發(fā)電方式調(diào)節(jié)發(fā)電功率來(lái)配合新能源電力上網(wǎng)。
而在碳中和背景下，化石能源發(fā)電的占比將極大縮小，難以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)的功能。
因此必須考慮由可再生能源端自身實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，這就需要大規(guī)模儲(chǔ)能。以電解制氫的液氫儲(chǔ)能具有極大的優(yōu)勢(shì)。
儲(chǔ)能的液氫同時(shí)作為能源對(duì)外供應(yīng)，運(yùn)輸?shù)綎|部能源消耗大的地區(qū)作為交通工具的燃料。在供應(yīng)富裕時(shí)還可作為工業(yè)用氣和化工行業(yè)的原料。
特別是化工行業(yè)，不論以何種化石能源制氫，都存在碳排放的問(wèn)題，并且大規(guī)模的碳捕集還存在技術(shù)難題，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)不利。
因此建議化石能源作為化工原料來(lái)使用，特別是碳排放量少的化工過(guò)程，將極大的減少碳排放，減輕二氧化碳捕集的壓力。
據(jù)此，以液氫為路徑的可再生能源電氫體系路線如下圖所示。液氫是可再生能源發(fā)電端儲(chǔ)能和能源、工業(yè)應(yīng)用端的重要媒介，也可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必由之路。
國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》(下稱《規(guī)劃》），在構(gòu)建氫能儲(chǔ)運(yùn)體系中提出“提高高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)效率，加快降低儲(chǔ)運(yùn)成本，有效提升高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)商業(yè)化水平。推動(dòng)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，探索固態(tài)、深冷高壓、有機(jī)液體等儲(chǔ)運(yùn)方式應(yīng)用。”
可以得出，目前主要以高壓氫氣儲(chǔ)運(yùn)，因?yàn)榧夹g(shù)相對(duì)成熟，對(duì)液氫提出了要推動(dòng)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。
據(jù)初步計(jì)劃，2025年前可實(shí)現(xiàn)液氫的陸上運(yùn)輸，開展液氫全產(chǎn)業(yè)鏈的示范運(yùn)行。
2030年液氫將在氫能的儲(chǔ)運(yùn)體系上占據(jù)三分之一，之后，液氫儲(chǔ)運(yùn)將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。(氫管道只能輸，不能儲(chǔ))
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有60多個(gè)地區(qū)發(fā)布了氫能與燃料電池汽車相關(guān)政策，將各地的規(guī)劃目標(biāo)累加后可以發(fā)現(xiàn)，2025年全國(guó)燃料電池汽車推廣數(shù)量將超過(guò)11萬(wàn)輛，加氫站的數(shù)量超過(guò)850座，氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)累計(jì)產(chǎn)值將超過(guò)1萬(wàn)億元。
根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的預(yù)計(jì)，到2030年，我國(guó)加氫站數(shù)量將突破1500座，中國(guó)氫氣需求將達(dá)到3500萬(wàn)噸，在終端能源體系中占比5%，氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將超過(guò)5萬(wàn)億元，其中液氫產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將占到1/3，即1.65萬(wàn)億左右。
到2050年氫能將在中國(guó)終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求接近6000萬(wàn)噸，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約 12萬(wàn)億元，其中液氫產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值將占到3/4，即9萬(wàn)億左右。
