液氫作為氫能規模化、高效儲運的關鍵路徑,在實現碳中和目標與構建大規模清潔能源體系中將發揮不可替代的作用。近日,在杭氧集團股份有限公司于浙江杭州召開的新能源產業研討會上,與會專家執筆“雙碳”,共繪以綠色科技點亮綠色能源未來的藍圖。
氫能成深度脫碳中堅力量
同濟大學新能源汽車工程中心副主任張存滿指出,“雙碳”背景下,發展氫能對能源戰略轉型意義重大。當前,能源消費側趨向零碳化,清潔電力和綠氫動力將成為終端能源的主體,預計到2060年約占終端能源總量的80%。未來,我國將形成“以電為主、以氫為輔”的能源消費結構。
“當前我國可再生能源發電量持續增加,僅僅依靠電力輸送無法完全消納,過剩的可再生能源如何利用?”張存滿認為,水電解制氫是一種重要的能源轉換方式。按照2060年我國電源裝機容量與結構預測數據,全社會富余電量近6萬億千瓦時,可轉化制綠氫超1.3億噸,熱值相當于6.1億噸焦炭。
“水電解制得的氫具有能源與化工原料的雙重屬性,在綠色燃料合成、化工、冶金等行業有廣闊的應用前景。”張存滿表示,根據2026年電力系統預測數據,化工用氫1200萬噸,綠色化肥用氫1300萬噸。氫能正成為深度脫碳的中堅力量。預計未來氫能脫碳占比將超過50%。
大規模儲運技術仍待突破
浙江師范大學校長邱利民表示,氫能是推動能源轉型、實現“雙碳”目標的重要載體。要將氫能作為能源來使用,就必須解決從生產端到用戶端的氫能大規模運輸問題。而液氫在儲能密度、長距離運輸成本等方面具有顯著優勢,是實現氫能大規模、長距離儲運的重要方式。
“液氫的熱物理性質與常溫流體、常見低溫流體顯著不同,儲運方面存在諸多挑戰。”邱利民說,“我們要摸清液氫的‘脾氣’——沸點低、液化焓降高、黏度低、絕熱壓縮系數低,這些物理特性致使其存在長期高品質儲存難度大、液化能耗高、動設備密封難、高壓液氫泵增壓難度大等問題。”
“不僅如此,液氫規模化應用涉及液化、儲運、加注等復雜環節,以及低溫透平膨脹機、氫催化轉化換熱器、儲罐等核心部機,急需基礎理論、關鍵裝備與應用示范的協同攻關。”邱利民表示,氫液化裝置正朝著大規模、低能耗方向發展。“十四五”時期,我國關于液氫科技規劃與配套政策加速落地,圍繞液氫制取、儲運、加注與應用等環節,初步完成部分基礎理論與技術裝備的攻關任務,研制出5噸/天氫液化裝置,掌握10噸/天氫液化工藝包,但是大規模裝置研制與應用仍待突破。
“未來行業要圍繞低溫液氫儲運與運輸需求,聚焦大規模低能耗氫液化、大容量損失液氫儲運、大流量液氫快速轉注等方向進行攻關,推動液氫在可再生能源消納、跨國能源貿易、綠色航空航天等領域實現大規模應用。”邱利民表示。
低溫技術應用前景廣闊
“低溫技術的繁榮期已到來,將在能源儲運、碳捕集等領域扮演重要角色。”邱利民表示,低溫技術不僅是氫液化過程的關鍵核心技術,還在數據中心建設、氫氨醇耦合與大規模長時儲能、核聚變發展等方面具有廣闊應用前景。
邱利民介紹,低溫技術是實現數字經濟與算力底座碳中和的關鍵路徑,可通過超大規模集成液冷與相變冷卻方案實現精準溫控,解決數據中心散熱問題。針對風光波動性,低溫液化與深冷儲能能夠實現新型電力系統能量的高效轉移與轉化,為百萬噸級綠色化工項目提供穩定的零碳氫、氨、醇供應,從而賦能綠色氫氨醇耦合與大規模長時儲能。另外,利用低溫技術,還能在裝置內部構建從超高溫到絕對零度的極限熱障。這種大規模、高穩定性的深冷技術,是實現核聚變從實驗走向應用的決定性一步。
杭氧集團黨委書記、董事長鄭偉表示,當前工業市場面臨結構調整,倒逼企業轉型升級、開辟新增長曲線。低溫技術是空分行業的關鍵核心技術。近年來,杭氧依托低溫及氣體分離技術,進一步拓展了發展空間,未來還要向深低溫技術邁進,同時向新能源領域進行拓展,圍繞整個氫能產業鏈進行布局。
杭氧集團黨委副書記、總經理韓一松介紹,杭氧聚焦前沿領域,持續打造核心技術,研發了數據中心普冷高效制冷方案、核聚變裝置深低溫(液氮/液氦級)保障系統、量子計算稀釋制冷機核心裝備。杭氧提供的一系列極低溫解決方案,為國家戰略性新興產業發展提供了技術支撐。
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