中國儲能網(wǎng)訊：海南在沿海富風(fēng)帶建設(shè)了多個大型風(fēng)電場，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電
2024年，在氫能領(lǐng)域，海南是一個逐漸顯眼的名字——
1月，海南出臺氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，宣布一份詳盡的藍(lán)圖計劃；
5月，海馬汽車向?？诰W(wǎng)約車市場投放25輛新研發(fā)的氫燃料電池汽車，陸續(xù)有市民體驗(yàn)到氫能汽車的環(huán)保與便利；
7月初，海南省在德國開展海南自由貿(mào)易港推介交流活動期間，省政府和西門子能源簽署戰(zhàn)略合作諒解備忘錄，計劃在氫能領(lǐng)域開展研發(fā)、制造和應(yīng)用等方面的合作……
從國內(nèi)到國際，從政府到企業(yè)，從氫氣制取、儲存、運(yùn)輸?shù)綉?yīng)用，海南布局氫能產(chǎn)業(yè)落子不斷。大眾好奇、業(yè)內(nèi)關(guān)注的目光紛紛聚焦海南——發(fā)展氫能，海南有什么底氣？又有哪些可感可知的新變化？
A 動力如何？遇強(qiáng)則強(qiáng)
能驅(qū)動汽車，也能推動火箭，輕飄飄的氫氣藏著大能量
7月3日6時許，司機(jī)朱文迎著朝陽出門接單了。1個多月前，朱文開上了一輛與眾不同的網(wǎng)約車，車身醒目的大字“氫燃料電池汽車”，昭示著它的特別之處。
有乘客注意到這一點(diǎn)，詢問他：“師傅，這氫燃料電池汽車和普通汽車有什么區(qū)別？”朱文笑著說：“這車不加油不充電，加了氫氣就能跑！”
話匣子打開，疑惑接踵而來：氫氣怎么驅(qū)動汽車？加一次氫氣要多久？加滿氫氣車輛續(xù)航里程有多長……
“氫燃料電池汽車的工作原理其實(shí)不復(fù)雜，就是氫氣與氧氣在燃料電池堆中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電，電力驅(qū)動電機(jī)來給汽車提供動力。”海馬氫燃料電池汽車示范運(yùn)營小組組長李進(jìn)富說，相比汽油、煤油等化石燃料，氫氣有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，簡單說就是更耐用，而且燃燒產(chǎn)物是水，可實(shí)現(xiàn)零碳排放。
上午11時，陸續(xù)送完12單客人后，朱文注意到儀表盤上氫氣余量不足的提示，方向盤一打，把車開回了位于海馬汽車廠的電解水制氫及高壓加氫一體化站（以下簡稱制氫加氫站）。專職工作人員上前，打開車身左后側(cè)的加氣蓋，提槍加注，很快，車載高壓儲氫罐就“吃飽喝足”了。
“加注氫氣很方便，三五分鐘就能加滿5.7公斤的氫氣，續(xù)航里程有800公里，可以跑兩三天的單?！敝煳恼f。
氫氣，這種自然界最輕的氣體，因其清潔、耐用的特性，在碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。以氫能作為動力的汽車，吸引不少科研團(tuán)隊和企業(yè)開展研究應(yīng)用。
在海南陵水黎安國際教育創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)，一輛白色觀光車穿梭于各高校校園，載著師生和來訪者游覽校園風(fēng)光。
這輛觀光車以氫能為動力，是海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團(tuán)隊聯(lián)合企業(yè)共同研發(fā)的成果之一。研發(fā)項(xiàng)目還包括打造“光伏制氫—?dú)淙剂想姵匕l(fā)電—輸氫和輸電”一體化能源供應(yīng)站等。
團(tuán)隊負(fù)責(zé)人田新龍說，團(tuán)隊正在開展電解海水制氫和海水電池兩個領(lǐng)域的研究工作，“電解海水制氫會是規(guī)?；G氫制取、助推氫能發(fā)展的一個重要途徑，目前團(tuán)隊已初步實(shí)現(xiàn)小規(guī)模直接電解海水制氫和海水電池技術(shù)應(yīng)用”。
不只在地面驅(qū)動汽車，輕飄飄的氫氣甚至可以將火箭送上太空。
“將液氫和液氧按比例打入火箭發(fā)動機(jī)燃燒室，在幾個大氣壓的壓力下燃燒，產(chǎn)生的高溫氣體以超音速的速度通過噴管產(chǎn)生巨大推力?！焙Ｄ蠂H商業(yè)航天發(fā)射有限公司液氫加注組組長熊安華說，通過這種方式，氫氣就能“托舉”巨大的火箭沖向太空。
5月14日，海南商業(yè)航天發(fā)射場迎來首批液氫運(yùn)輸設(shè)備——一輛120立方米液氫運(yùn)輸加注公路車及兩臺電力牽引車頭。車上的兩個儲氫罐能裝載約8噸液氫，可以支持一次火箭發(fā)射任務(wù)。
除清潔環(huán)保外，液氫作為火箭推進(jìn)劑還有很多獨(dú)特優(yōu)勢。首先，與液氧煤油、四氧化二氮、偏二甲肼等傳統(tǒng)火箭推進(jìn)劑相比，消耗同樣的質(zhì)量，液氫液氧能產(chǎn)生更大的沖量，給火箭提供更多推力。
此外，氫氣密度小、質(zhì)量輕，且液體狀態(tài)時溫度低至-252.87攝氏度，無論是從減輕火箭自重來看，還是能兼職冷卻劑這一點(diǎn)，液氫都是一款表現(xiàn)優(yōu)異的火箭推進(jìn)劑。
這樣看來，氫氣有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但為何氫能還未被廣泛應(yīng)用于大眾日常呢？
這就要說到氫氣的制備，便宜的方式污染大，環(huán)保的方式成本高。要想推廣氫能，無論是學(xué)界還是業(yè)界，都繞不開一個命題：便宜的氫氣從哪來？
B 省錢才是硬道理
充分利用海南風(fēng)能、光能資源，制造更便宜的綠氫
加完氫氣，朱文再次啟動車輛出發(fā)接單。他的身后，制氫加氫站則繼續(xù)等待下一輛氫燃料電池汽車“回家吃飯”。
這個占地面積2500平方米的制氫加氫站，由水電解制氫裝置、增壓裝置、儲氫罐、加氫機(jī)等設(shè)施組成。李進(jìn)富介紹，其中水電解制氫裝置用到的電力，產(chǎn)自廠房配備的光伏板。依靠光伏電力，加氫站每天可電解水生產(chǎn)約107千克綠氫。
什么是綠氫？業(yè)內(nèi)將利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電，再用這綠色電力電解水得到的氫氣稱為綠氫。其生產(chǎn)過程幾乎沒有碳排放，被認(rèn)為是應(yīng)對全球變暖的關(guān)鍵能源之一。
與綠氫相對應(yīng)的是灰氫，指由煤炭、天然氣等化石能源燃燒制成的氫氣。因過程產(chǎn)生大量二氧化碳，所以這種方法制備的氫氣不夠環(huán)保。但灰氫仍是目前全球產(chǎn)量最大的氫氣種類，因其制備成本相對低廉，每千克成本低至綠氫的三分之一。
綠氫的“貴”，一是其背后的綠電發(fā)電成本，另一個則是電解水制氫過程中需要用到昂貴的催化劑。據(jù)了解，制備綠氫的商業(yè)催化劑以銥、鉑等金屬為主。目前銥的價格約為每克1295元，鉑的價格約每克236元。
制備價格高昂、加氫不便等原因，導(dǎo)致目前氫燃料電池汽車仍然難以大面積推廣。
要如何突破氫燃料電池汽車發(fā)展的瓶頸？
今年6月4日，在上海舉行的2024國際氫能與燃料電池汽車大會暨展覽會也在熱議這個話題。多位專家表示，進(jìn)一步推進(jìn)關(guān)鍵零部件技術(shù)突破、降低成本、加速大規(guī)模應(yīng)用，是當(dāng)前我國氫能及燃料電池發(fā)展的重點(diǎn)工作。
近些年，許多研究者圍繞上述方向展開技術(shù)攻關(guān)。中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所副研究員劉月高正是其中之一。
最近兩年多，他和團(tuán)隊集中精力研發(fā)深海鈷錳勘探裝置，意外發(fā)現(xiàn)了一種礦物新材料——多硫空位六方鎳黃鐵礦，有可能成為銥、鉑等催化劑的“平替”。
“我們用紫外光照射浸在水中的含鈷的鎳黃鐵礦，意外發(fā)現(xiàn)鎳黃鐵礦周圍出現(xiàn)微弱氣泡，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些氣泡正是氫氣?！眲⒃赂哒f。
隨后，研究團(tuán)隊嘗試將立方鎳黃鐵礦改造成更高導(dǎo)電率的多硫空位六方鎳黃鐵礦，再將其粉末涂抹在電解槽的電極上。多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此舉可以提升電解水制氫的效率。
“這說明，多硫空位六方鎳黃鐵礦可以成為電解水制氫的催化劑。立方鎳黃鐵礦的價格每克不到0.2元，哪怕是多硫空位六方鎳黃鐵礦，價格也遠(yuǎn)低于銥和鉑?！眲⒃赂哒f，研究成果不僅有助于獲取綠氫，還能對金氫的產(chǎn)生機(jī)理提供啟示。
金氫又是什么？
金氫是天然氫或地質(zhì)氫，存在于地下的某些區(qū)域中，但因過于分散，只有極少部分地區(qū)具有規(guī)模化開采的條件。然而，一旦成功開采，金氫又極具優(yōu)勢，每千克成本約為灰氫的二分之一、綠氫的六分之一，引發(fā)了美國、法國等多個國家的“淘金熱”。
那么，金氫和鎳黃鐵礦有什么關(guān)系？
國際上有種猜想，金氫的主要生成方式之一，是水與富含鐵的橄欖巖發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生氫氣。而鎳黃鐵礦恰好是橄欖巖中一種重要的副礦物。簡單來說，劉月高團(tuán)隊對鎳黃鐵礦的研究，進(jìn)一步確認(rèn)了可以通過尋找橄欖巖所在地，來勘查金氫礦藏之地。
C 推動更多應(yīng)用場景落地
圍繞氫氣制、儲、運(yùn)、用，海南全產(chǎn)業(yè)鏈布局
每隔幾天，朱文就駕車回加氫站補(bǔ)充氫氣，接單期間，不時滿足乘客對氫燃料電池汽車的種種好奇。
駕駛氫能汽車，這種小眾體驗(yàn)，會有一天成為大眾日常嗎？海南正一筆一劃描實(shí)這樣的藍(lán)圖。
1月8日，省發(fā)改委等8部門聯(lián)合發(fā)布《海南省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2023—2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》），提出統(tǒng)籌氫能生產(chǎn)、儲運(yùn)、加注設(shè)施建設(shè)，打造“一區(qū)（綠氫產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)）、兩平臺（氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐平臺）、多基地（場景應(yīng)用示范基地）”的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間格局。
為了豐富氫能汽車應(yīng)用場景，海南車企正在持續(xù)發(fā)力。“未來，海馬氫燃料電池汽車將會量產(chǎn)投入市場，供消費(fèi)者選擇購買?！崩钸M(jìn)富說，公司力爭在“十四五”末期累計投入200臺氫燃料電池汽車，并將在全島布局5座以光伏制氫加氫為主的零碳排放新能源汽車綜合服務(wù)體。
此外，文昌市也在積極開拓液氫商業(yè)化應(yīng)用場景。今年4月，海南首個商業(yè)航天發(fā)射場特燃特氣配套項(xiàng)目在文昌開工，建設(shè)項(xiàng)目包括1套333噸/年制氫及氫氣液化裝置，建成后將為商業(yè)火箭發(fā)射提供更多清潔燃料。
打開市場，供應(yīng)鏈得跟上。要開拓更多氫能應(yīng)用場景，還須提高氫氣制備能力。
《規(guī)劃》中提到，將在儋州市打造綠氫產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)，利用風(fēng)電進(jìn)行電解水制氫并存儲，進(jìn)而與數(shù)據(jù)中心、海洋牧場等項(xiàng)目開發(fā)、場景應(yīng)用相結(jié)合，推進(jìn)一批“綠電+綠氫”的融合示范工程，建成綠氫生產(chǎn)、存儲、輸送和利用的產(chǎn)業(yè)集群。
這樣一條綠氫產(chǎn)業(yè)鏈，從開發(fā)海上風(fēng)電等綠電資源開始。
近日，洋浦海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園里，一臺臺風(fēng)電主機(jī)接連下線發(fā)運(yùn)?！拔覀兩a(chǎn)的風(fēng)機(jī)將提供給建設(shè)中的大唐CZ3海上風(fēng)電項(xiàng)目?！焙Ｄ涎笃趾Ｉ巷L(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理林青松說。
大唐CZ3海上風(fēng)電項(xiàng)目于今年1月28日與申能CZ2海上風(fēng)電項(xiàng)目同時開工建設(shè)。兩個項(xiàng)目投產(chǎn)后，儋州北部海域?qū)⒊霈F(xiàn)巨型白色“風(fēng)車”群，預(yù)計每年可提供風(fēng)電近75億千瓦時，相當(dāng)于2023年海南全社會用電量的15%?！拔磥?，這些綠電還可用于制氫、儲能等?！贝筇坪Ｉ巷L(fēng)電副總工程師何智龍介紹。
“在推動海上風(fēng)電開發(fā)和裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，儋州也在布局搶占綠氫市場，構(gòu)筑‘綠電—綠氫—綠氨’產(chǎn)業(yè)鏈?！毖笃謬H投資咨詢有限公司能源發(fā)展部高級經(jīng)理李銳表示。
現(xiàn)在看，海南發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，底氣逐步積累。
據(jù)省工業(yè)和信息化廳相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，海南已具備10兆瓦級海上風(fēng)電機(jī)組和超大型海上風(fēng)電葉片制造能力，未來將結(jié)合深遠(yuǎn)海風(fēng)場規(guī)劃布局，支持開展海上風(fēng)電制氫工程示范，探索海上風(fēng)電技術(shù)與海水制氫、新型儲能等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。
經(jīng)初步測算，到2025年，海南氫能年產(chǎn)量將超過20萬噸，其中，綠氫年產(chǎn)量約為10萬噸。到2030年，海南氫能年產(chǎn)量約為50萬噸，其中，綠氫年產(chǎn)量接近40萬噸。
有優(yōu)勢、有潛力、有能力、有行動，隨著海南加快培育新質(zhì)生產(chǎn)力、實(shí)現(xiàn)“向海圖強(qiáng)”“向綠圖強(qiáng)”的步伐，輕飄飄的氫氣，還將帶來更多驚喜。
