中国氢能产业和氢资源发展|全国能源信息平台( 五 ) 【能源人都在看

我国在“可控核聚变”研发领域内是比较重视和领先的。国家发改委正式下发《关于核定聚变堆主机关键系统综合研究设施国家重大科技基础设施项目初步设计概算的复函》，批复了聚变堆主机关键系统综合研究设施项目的初步设计概算。
聚变堆主机关键系统综合研究设施是我国《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先布局的大科学工程项目之一，建设周期为5年8个月。建成后将成为国际磁约束聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台，对保障我国聚变堆的先进性、安全性和可靠性，为解决国家重大需求提供强有力的科技支撑，对促进国家聚变能的实际应用进程具有重要意义。
我国发展氢能产业所需要的氢资源解决方案可以分为近期和远期，近期电解水成本高，限制了“绿氢”的供应，在数量不是很大情况下可以使用低成本氢气（包括“灰氢”）以促进该新兴产业应用领域快速发展。也就是可立足于石化工业提供的“灰氢” ，同时解决一些氢能产业发展现阶段需要解决的一系列系统配套工程，如低成本供氢，储运基础设施建设，加氢站建设等问题。远期在氢能产业达到一定的规模水平时可利用“可控核聚变”技术解决绿色氢资源用能的根本性问题，中间有一个过渡阶段就是利用可再生能源制氢技术的开发和CCS技术推广，目前包括中国在内世界有关国家正投入大量开发力量进行攻关。
总之，中远期制氢技术方向需要综合考虑到制氢路线的经济性、实用性、环境友好等多重因素。当前我国石化工业提供的“灰氢”生产技术是完全成熟的，其数量也能满足发展氢能产业的需要，但不可避免的缺陷是对大气环境的影响。
因此在过渡阶段期间相关国家正在大力考虑使用可再生能源来制造“绿色氢气” 。例如，德国正推进规模化利用可再生能源电力来生产氢气和甲烷，这种电转气（PtG）技术已被德国视为实现脱碳的重要路径之一，目前有16个工业规模的PtG项目正在规划中，未来总产能还将大幅增加。其主要过程是利用光伏、风能等可再生能源发出的电力，通过电解水和CO2甲烷化的两个步骤生产氢气和甲烷，过程被称为“PtG”技术。
PtG技术也存在明显缺点。在电解、甲烷化和储存过程中会损失大量能量。这意味着生产过程要消耗大量可再生能源电力。电解步骤后，仅剩下67%~81%能量，而在甲烷化步骤后，进一步留下54%~65%能量。这由于PtG生产过程较复杂，且比直接用电更昂贵，效率更低。
此外，还有类似利用光伏、风能等可再生能源发出的电力去制造氢气，即称为电转氢气（P2G）技术，普遍为市场看好和重视。如日本在福岛建立了全球最大的单机10兆瓦级电解水装置的示范项目，最大年产量为900吨氢，准备为2020年东京奥运会的奥运村提供电力和热能。同样，全面推广P2G技术的关键问题也是需要降低成本和能耗，具体是到2030年要求电解水装置成本要从20万日元/kW降至5万日元/kW ，能耗从5kW·h/Nm3降至4.3kW·h/Nm3 。