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陈清泉院士:氢能参与数字化能源耦合前景广阔

能源发展网发布时间:2022-03-31 00:00:00

日前在京召开的中国电动汽车百人会论坛(2022)上,中国工程院院士陈清泉指出,氢气具有能源和物质的属性,具有燃料和材料的属性,能够耦合电力能源和化工能源,耦合能源流和物质流,在我国未来的能源系统中的地位将越来越重要。

 

“在碳达峰、碳中和目标下,我国化石能源只能打‘减量牌’,我们必须要提高可再生能源的利用率。”陈清泉表示,我国拥有丰富的可再生能源的资源,可再生能源禀赋相当于我国峰值能源需求总量的2.7倍,但需要储能来解决稳定供应问题,而氢能可以解决大规模可再生能源的储存问题,也可以解决电力不能解决的冶金、化工行业的原料问题。

 

陈清泉介绍了两条制氢路线,一条是通过太阳能、风能电解制氢,来氢气储存,另一条是通过生物发酵乙醇重整制氢。他表示,我国氢气资源,特别是工业副产氢非常丰富,煤制氢产量占世界的1/3,但含有杂质较多,不能用于质子交换膜燃料电池。而在质子交换膜制氢方面,国内外都做了很多大容量装备,可以做到大型化,但是低成本技术仍然未实现。我国在质子交换膜关键材料技术和大型化方面仍然存在短板,产业化速度应尽快提升。

 

陈清泉还在会上提出“四网四流”的概念,“四网”是指能源网、信息网、交通网、人文网。人文网是上层建筑,而能源网、信息网、交通网是经济基础;“四流”是能源流、信息流、物质流、价值流。他表示,“四网四流”融合,将有助于推进碳中和、促进数字经济。

 

在陈清泉看来,通过“四网四流”融合,首先可以充分发挥数字经济的红利,其次可以使没有用的能源变得有用,同时促进实现碳中和目标。其中最主要的原因,是做到“人—机—物”的结合,“人”是人文世界,“机”是计算机,即信息世界和物理世界,通过人文世界、信息世界、物理世界的融合产生智能。有了智能,我们就可以有智能的能源。

 

“在能源里,存在多种形态,通过不同能源形态的耦合,比如风能、太阳能是间歇性的,电网不能接受时拿来制氢,就把能源流变成了物质流,需要时,氢气再跟氧气结合,通过燃料电池发电,有助于解决电力能源和化工能源的矛盾。”陈清泉表示,通过“四网四流”产生智能,既能把没有用的能源变成有用的能源,又能促进实现碳中和。而氢在其中着重要的作用,因为氢气具有能源和物质的属性,具有燃料和材料的属性,所以能够耦合电力能源和化工能源,耦合能源流和物质流。

 

据陈清泉介绍,“四网四流”有三个载体:一是要有区域的智能能源管控中心;二是电动汽车,它是移动的能源和储能载体;三是光伏建筑,它是固定的载体,作为发电厂,多余的电量既可以与电网连接,也可以制氢,还可以给电动汽车充电。

 

“我们通过这三个载体,把电力网、能源网、区域网结合,从纳米网一直可以连到区域网的国家电网。”陈清泉强调,通过“四网四流”,可以将不同的能源形态(电力、气、热)通过数字化耦合优化,将废弃的能源转化为有用,并来助推碳中和。

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