中国氢能产业和氢资源发展|全国能源信息平台( 六 )


3加快氢能系统建设 , 建立发展氢气存储、运输系统和加氢站基础设施建设我国是世界上最大的氢生产国和消费国 , 占全球氢消费量的30.9% , 预计2017–2022年氢市场消费量年增5.3% 。 2017年全球氢气消耗量是69.1×106吨 , 最大的用户是炼油厂、合成氨厂和甲醇厂 , 这些厂生产时大多数消耗的氢都是就地生产和使用的 , 基本上没有形成完整的氢市场 。 今后随着氢能产业的发展 , 用于氢能汽车等燃料电池的氢消耗将增加很快 , 迟早会形成国内氢市场 。 3.1氢特性和供应方式
氢和氧能形成爆炸混合物 , 在运输和使用过程中需要十分小心 。 氢气和空气混合物的最低点火温度为500℃ , 极易点燃 , 其点火能量仅为0.017mj , 而烃类的点火能量为0.25mj , 后者是前者的14.7倍 。 氢气是最轻的气体 , 当释放到大气中时 , 会迅速上升并消散 , 扩散性极强 , 氢的扩散系数比空气大3.8倍 , 比汽油大7.5倍 。 氢气比重小 , 易向上逃逸 , 这使得在一般情况下氢气影响范围要小得多 。 但如果产生氢气局部聚集时就可能会带来巨大风险 , 也就是在一个密闭空间内且具备产生爆炸条件以后 , 氢气聚集可能产生威力巨大的爆炸 , 氢火焰在空气中最大传播速度为3m/s 。 液态氢温度为–252.8℃ , 是除了液态氦之外最冷的一种流体 , 一份体积的液氢可气化为850份体积氢气 , 气态氢有利于氢的运输和储存 。 绝大多数情况下工业上使用的是气态氢 。
在储存和运输大量氢时 , 气态氢比较便宜 , 尤其是从供氢点距离超过100千米情况下更是如此 , 也可以用管道输送气态氢 。 在美国 , 运输大量氢气是采用容量为50000~140000立方英尺的管式拖车 。 运输液态氢则用压力可到3000psi(1psi=6.895kPa)的40~55m3卡车拖车 , 这种方式很贵 , 距离大于322千米就不适用了 。
氢气运输另一个方案是管道运输 。 用管道运输大量氢气比液氢运输要便宜 , 因为可以减少液化、运输和储存成本 。 世界上现有氢气管线总长度为4506千米 , 其中美国2575千米 , 欧洲共1609千米 , 我国和韩国、日本等也有使用氢气管道的案例 , 我国石化工业在厂际间输送氢气很多采用管道输送方案 , 如上海石化和赛科石化之间氢管道、扬子石化和金陵石化之间的氢管道 , 后者管道还通过长江江底 。
3.2世界加氢站和燃料电池发展路线
加氢站是氢能产业市场化的重要基础 , 当前在加氢站投资建设和运行方面仍面临许多困难和挑战 , 将成为制约我国氢能产业发展的一个重要因素 。 国际氢能委员会预计 , 到2025年 , 全球将建造约2800个氢燃料补给站 , 覆盖主要的氢能源汽车市场 。 到2030年 , 提供1000万~1500万辆燃料电池乘用车及50万辆燃料电池卡车行驶所使用的氢气 。 到2050年 , 氢能源需求将占最终能源需求的18% , 全年CO2排放量比现在减少约60亿吨 。