1ppt1ppt1ppt1ppt1ppt綠電制氫及其綜合利用技術Significanceandprospectofelectrichydrogenproductionfor

Green

Electric

EnergySubstitution日期：PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/一、戰(zhàn)略與必要性二、氫與可再生能源電制綠氫三、氫電融合及其綜合利用四、結論目錄CONTENTSPPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/一、戰(zhàn)略需求與必要性碳中和需要構建零碳的新型電力與能源系統(tǒng)、氫能將大展宏圖PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/戰(zhàn)略需求與必要性戰(zhàn)略需求能源安全新戰(zhàn)略：四個革命、一個合作3060碳達峰、碳中和今年3月15日，習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上，提出要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，

深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。3月1日，國家電網有限公司發(fā)布“碳達峰、碳中和

”行動方案，成為首個公開“碳達峰、碳中和

”具體行動規(guī)劃的央企。在能源供給側，構建多元化清潔能源供應體系。

其中包括推動氫能利用，…….在能源消費側，全面推進電氣化和節(jié)能提效,…….,其中包括加快電能替代，

,推動電制氫技術應用,目標

任務構建以新能源為主

體的新型電力系統(tǒng)構建清潔、低碳、

安全、高效的現(xiàn)代能源體系一、

戰(zhàn)略需求與必要性PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/面向3060能源結構的轉換和優(yōu)化有兩條路徑：第一個就是不可再生的

化石能源一定要被可再生的綠色能源來替代；第二就是一個高碳向低

碳過程的過渡。而氫將成為一個重要元素。資料來源：中國氫能聯(lián)盟一、

戰(zhàn)略需求與必要性

“碳中和”背景下能源結構中氫能預期替代可再生能源

化石能源電解制氫比重增加

可再生能源l未來能源消費結構與CO2排放量預測l未來中國氫氣供給結構預測PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/IEA:按2050年的3.22億噸綠色和電解氫，將需要3585吉瓦的全球電解槽容量（目前約300兆瓦），以及約14500太瓦時的電力——約占世界電力供應的20%。H2在2030年碳達峰情景下，我國氫氣的年需求量將達到3715萬噸，在終端能源消費中占比約為5%

，

在2060年碳中和情景下，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%。目前，全球年生產氫氣約為1.17億噸，其中副產氫氣4800萬噸，專門制氫約為6900萬噸。國際能源署表示，這將要求清潔氫氣生產的復合平均年增長率從現(xiàn)在到2030年間達到66%，在2030到2050年間達到23%。

一、

戰(zhàn)略需求與必要性及路徑

國內發(fā)

展前景國際發(fā)

展前景PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/能源轉型氣候危機綠色低碳生態(tài)文明“氫能是將全球變暖限制在2℃的能源轉換的中心支柱”------國際氫能委員會一、

戰(zhàn)略需求與必要性及路徑碳中和呼喚氫能時代PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/冶金化工（合成氨、甲醇等）煉油、食品、生物、醫(yī)學城市燃氣熱電聯(lián)供氫能的多場景應用未來已來一、

戰(zhàn)略需求與必要性及路徑工業(yè)建筑電力交通（1）電力領域（2）交通領域（3）工業(yè)領域

（4）建筑生活領域PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/二、氫與可再生能源電制綠氫IEA

的報告指出，鑒于目前制氫產能不足，到2050年實現(xiàn)凈零排放情景所要

求的速度推出電解槽是一項關鍵挑戰(zhàn)，確保足夠的發(fā)電能力也是一項挑戰(zhàn)。PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/以多種形式的氫化物出現(xiàn)能適應貯運及各種應用環(huán)境的不同

要求燃點離,點燃快可作為一種新能源在雙碳目標中

推進能源清潔低碳轉型導熱性較好比大多數(shù)氣體的導熱系數(shù)高出10

倍，是很好的傳熱載體能量密度較高是柴薪的100倍，煤6.8倍，汽油

3.3倍，天然氣3.4倍面向雙碳目標，氫無疑是最好的一個元素，來源廣泛、可再生、無毒、清潔、燃值高、能量密度大、轉換效率高。氫的能量密度是很大的，最符合我們要選擇的一種清潔能源、可再生能源、新能源導熱性較好PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/清潔低碳氫氣發(fā)電的最終產物

是水，環(huán)境友好。1.

可再生能源制氫。2.工業(yè)副產制取氫。3.化石能源制取氫。存儲、規(guī)模、長周期

儲能競爭力高于鋰電

池。體積密度小、逃逸性

強。轉換靈活。來源廣泛便于儲存安全高效氫能PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/面向雙碳目標，制氫路線正在由“藍氫”、“灰氫”向“綠氫”轉變，也就是著力開展以可再生能源電解水制得氫氣?；现茪涔I(yè)副產制氫電解水制氫需結合地區(qū)資源

條件，因地制宜。具有環(huán)境友好性，是未來趨勢。可滿足一定時期需

求的氫氣來源。>

來源原料

來源CCS

CCUS藍氫灰氫綠氫PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/未來,在全球碳中和的大環(huán)境下,

氫氣將主要由可再生能源制取,綠氫將成為新

一代真正的新能源。IEA

的報告指出，鑒于目前制氫產能不足，到2050年實現(xiàn)凈零排放情景所要求

的速度推出電解槽（電制氫）是一項關鍵挑戰(zhàn)?？稍偕茉措娭凭G氫技術PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/堿性電解水制氫(AWEs)技術是目前市

場化最成熟、制氫成本最低的技術質子交換膜電解水制氫(PEMWEs)技術

較成熟，能適應可再生能源的波動性固體氧化物電解水制氫(SOEC)技術能耗

最低、能量轉換效率最高堿性電解水質子交換膜電解水固體氧化物電解水2H2O=2H2

↑+O2

↑電解水制氫PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/堿性電解（AEC）質子交換膜電解(PEMEC)固體氧化物電解(SOEC)技術成熟度

規(guī)模應用產業(yè)化（國外）研發(fā)示范中運行溫度(℃)≤90(0-45)≤

80(0-45)700~1000(Acm-2)

0.2~0.41~31-10波動性電源適

應性爬坡：15%-100%負載；啟停：1m熱啟/10m冷啟爬坡：0-160%負載；啟停：1s熱啟/5m冷啟低能量效率(%)

62~8270~9080~95優(yōu)點氫純度≥99.8%成本低、單機功率高氫純度≥99.99%、體積1/3、響應快、僅脫水無需鉑銥；能效高缺點堿液腐蝕、體積大

，維護費用大催化劑及全氟膜成本偏高高溫工作、材料要求高，冷啟動慢

綠氫制造（水分解制氫為綠氫制造主要方式）電流密度PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/特性堿性電解水制氫質子交換膜電解水制氫固體氧化物電解水制氫能耗

kWh/Nm34.5-5.53.8-5.02.6-3.6啟停速度啟停較快啟?？靻⑼Ｂ齽討B(tài)響應能力較強強--電能質量需求穩(wěn)定電源穩(wěn)定或波動穩(wěn)定電源電解質20-30%KOHPEM

(常用Nafion)Y203/Zr02系統(tǒng)運維有腐蝕液體，后期運維復雜，成本高無腐蝕性液體，運維簡單，成本低目前以技術研究為主，

尚無運維經驗電解槽壽命12000

h已達到10000

h（國內）--電解槽成本400-600約20001000-1500美元/kW環(huán)境友好較差較好---占地面積較大占地面積小---

電解制氫技術對比

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/目前對

PEM水電解技術的研究主要集中在

電解池的設計、關鍵材料(

如催化劑、質子交換膜和極板)開發(fā)以及電極的制備工藝等方面。PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/1、隔膜比較薄,

而且陽極和陰極和隔膜是結合在一,內阻比較小。2、產生氣體比較純,不需提純裝置,可承受高壓,提供高壓氯氣,無需壓縮機。3、可在較高南流密度>2000mA,'cm2工作,利于降低成本。4、對輸入功率變化響應較快,適用于可再生能源的波動性,具競負荷范圍工作。S、使用純水電解,腐蝕性比較低,性能比較穩(wěn)走。PEM電解水制氫的特點PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/高溫固體氧化物電解池(SOEC)利用各種可再生能源以及先進核能提供的熱能和電能,在高溫下將水蒸氣高效電解為氫氣和氧氣，可以實現(xiàn)高達50%的熱氫轉化效率。SOEC中間利用致密的電解質層隔開氧氣和燃料氣體并同時傳導氧離子;兩邊采用多孔結構的氫電極和氧電極,

以利于氣體的擴散和傳輸。?優(yōu)點：可以利用現(xiàn)有固體氧化物燃料電池部分技術，采用非貴金屬作為電極材料；并且耗電量低。?挑戰(zhàn)：技術尚處于研發(fā)階段，需要解決固體氧化物電解池堆的高溫穩(wěn)定運行，缺乏系統(tǒng)性經驗和驗證。PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/能源需求/

(kJ

mol

?

1

H2

)300?H?G能源總需求電能需求熱能需求50T?S02020年，全球首套商用綠色SOEC制氫設備將在荷蘭投入使用。該項目利用廢熱作為熱量來源，每千瓦時電能產生的氫氣可以達到普通未加熱電解槽的6倍。項目建成后每小時可生產氫氣

60kg，預計到2024年底能生產960t綠色氫氣能源。下圖展示了水電解的能量需求隨溫度的變化關系，隨溫度的升高，電解水對熱量的需求升高明顯，對電能的需求則顯著下降，而總能量需求并沒有大的提升。利用該

特點，選擇

合適的工作

溫度，SOEC制氫可以最

大程度地降

低對高品位

電能的需求，

同時提升低

品位工業(yè)廢

熱的利用率。熱量輸入電能輸入250200150100PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/IEA:按2050年的3.22億噸綠色和電解氫，將需要3585吉瓦的全球電解槽容量（目前約300兆瓦），以

及約14500太瓦時的電力——約占世界電力供應的20%。到2025年，我國氫氣年需求量約為3500萬噸，可再生氫約為200萬噸（2020年為50萬噸），電

解槽裝機總量約為20GW

。

在2030年碳達峰情景下，我國氫氣的年需求量將達到3715萬噸，在

終端能源消費中占比約為5%，可再生氫量約為550萬噸

，電解槽裝機總量約為80GW

。

在2060

年碳中和情景下，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%。對我國，可再生能源電制綠氫是氫作為零碳新能源的關鍵。預計2030/2060年可再生能源電制綠制氫占中國氫氣來源比例預計為15%/80%。固體氧化物制氫設備質子膜制氫設備堿液制氫設備PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/電制綠氫的經濟性風光發(fā)電制取綠氫在2020年前后局部地區(qū)已具有競爭力，2030年趨于評價，到2035年，全面低于藍氫

氫氣生產成本當電價為0.2元/kWh、電解

制氫系統(tǒng)成本降至

3000元左

右/kW，制氫

成本達到1.2元/Nm3H2，

與采用碳捕集

的煤氣化

制氫成本相當

；

當電

價為0.15元/kWh、電

解

制氫系統(tǒng)成本降至2200

元

/左右kW，制氫成本

達到

0.8元/Nm3H2，同

不采用

碳捕集的煤氣化

制氫成本相

當風能均線光伏均線風能最佳光伏最佳Source:

International

Renewable

Energy

Agency,2019aNote:LOCE(levelised

costofelectricity)藍氫（化石氫+CCS）PPT模板下載：/moban/

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國外歐洲氫能組織“2x40GW綠氫行動計劃”：氫能廣泛利用建立在可再生能源發(fā)電成本降低的基礎上。未來隨著可再生能源發(fā)電成本持續(xù)下降，廉價電力下將帶來廉價氫氣，為氫能快速滲透提供

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/三、電氫融合及其綜合利用IEA

的報告指出，鑒于目前制氫產能不足，到2050年實現(xiàn)凈零排放情景所要求的速度推出電解槽（電制氫）是一項關鍵挑戰(zhàn)，確保足夠的發(fā)電能力（燃氣輪機及內燃機、燃料電池）也是一項挑戰(zhàn)。PPT模板下載：/moban/

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電氫融合構建新型能源系統(tǒng)

基于可再生能源電制綠氫制氨、甲醇等技術，將解決無碳燃料替代、電力替代和冶金、化工等工業(yè)零碳問題。利用P2G，PTX等綜合能源技術改造化石能源發(fā)電和動力系統(tǒng)，增強能源系統(tǒng)交互性，建立廣泛的新型低碳零碳綠色能源體系成為可能。能及氫能與電能的互補支撐以

及終端綜合能源系統(tǒng)下多種能

源的互聯(lián)互通，將能夠實現(xiàn)電

力系統(tǒng)峰谷調節(jié)和能源的時空

調節(jié)，推動新能源消納和深度

零碳替代，支撐能源互聯(lián)網建且氫能容易耦合電能、熱能、

燃料等多種能源并與電能一起

建立“產業(yè)互連”的現(xiàn)代能源氫網與電網的有機融合、

氫儲體系。氫能與電力融合轉換、氫能與電能同屬二次能源，設，助力雙碳目標實現(xiàn)。PPT模板下載：/moban/

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電氫融合構建新型能源系統(tǒng)

通過風電

、

光伏等可再生

能源制氫

，

獲

得真正潔凈的

“綠氫

”。

能將間歇

、不穩(wěn)定的大規(guī)

?？稍偕茉?/p>

轉化為化學能

，

促進新能源電

力的消納。

通過規(guī)?；臍淠艽尜A和就地或終端發(fā)電，滿足多時空尺度的的能量儲存轉移和轉化需求。PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/電動汽車風力

發(fā)電電池

儲能DCDC氫燃料電池車

電氫融合構建新型能源系統(tǒng)

光伏發(fā)電混合可再生能源DC直流

互聯(lián)電網通過風電、光伏等可再生能源制氫，能實現(xiàn)“零碳排放”，獲得真正潔凈光伏發(fā)電DC混合可再生能源DC直流

互聯(lián)電網DC的“”;氫DCDC風力發(fā)電電池儲能氫能源網DCDCDCDC電動汽車PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/●

鋼鐵●

化工●醫(yī)學與食品●

加氫站、電氫加注一體站●

氫燃料電池汽車

船舶與飛機、火車、航空航天等●

熱電聯(lián)供●

冷熱電三聯(lián)供●

可再生能源電制氫儲氫——冷熱電聯(lián)供氫電電氫融合構建綠色能源體系

加快推進基于氫能利用的深度電能替代和零碳替代工業(yè)領域交通領域建筑領域綠色電能替代是實現(xiàn)碳達峰，碳中和的關鍵所在電

氫

融合PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/堿性燃料電池（AFC）質子交換膜燃料電池(PEMFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)運行溫度(℃)≤

100≤

100~800比功率（W/kg）10-30300-100015-20發(fā)電效率（%）45-6050-7550-60應用領域太空船、潛水艇小型發(fā)電機組交通運輸電源熱電聯(lián)供電廠分布式發(fā)電站優(yōu)點啟動快、成本低可低溫運行燃料來源廣常溫常壓下工作低溫迅速啟動氧氣可做氧化劑缺點對CO2敏感，需純氧對CO敏感，成本偏高高溫工作、材料要求高燃料電池（目前市場以PEMFC為主）PPT模板下載：/moban/

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試卷下載：/shiti/教案下載：www.1ppt.com/jiaoan/字體下載：www.1ppt.com/ziti/發(fā)電形式能量效率內燃機及外燃機10-50%燃氣渦輪發(fā)動機最大可到44%燃氣渦輪發(fā)動機加上蒸汽

渦輪發(fā)動機（聯(lián)合循環(huán)）最大可到65%水力發(fā)動機最大可到90%風力發(fā)動機最大可到59%（理論上限）

6%-40%（和使用技術有關，太陽能電池一般的效率約15-20%，理

論上限為85%-90%）氫燃氣輪機（聯(lián)合循環(huán)）~

85%燃料電池熱電聯(lián)供~95%“氫能燃料電池是少數(shù)幾個可以將不

同能源來源和終端用戶聯(lián)系在一起的

技術之一，在未來能源構架中起到電-熱-燃料之間轉換的新型載體作用

”------國際能源署《氫能燃料電池技術路線圖》氫能源的動力應用有兩種方式：一是直接燃燒

（氫燃氣輪機、氫內燃機），二是采用燃料電

池技術。氫能高效利用——燃料電池技術PPT模板下載：/moban/

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通過改造燃氣輪機為氫燃氣輪機

，

幫助電網靈活性的調節(jié)芬蘭AureliaTurbineA400高效燃氫燃氣輪機，發(fā)電效率可達40%，遠高一般20%左右效率的微型燃氣輪機，將突破終端用戶CCHP的現(xiàn)狀，更重要的是以另一種氫解決方案突破了卡諾循環(huán)的效率而拓展了氫自身的價值，改造傳統(tǒng)燃機有了新希望。

GE與澳大利亞

10MW100%氫燃機機組；

三菱、日立電力與美國山間電力

100%可再生氫燃料，

荷蘭440MWM701改造;

三菱電力，30億美元

全球首個綠色氫集成標準包

HydaptiveTM和HystoreTM,100%綠氫燃料。

SIEMEN宣布2030年全部燃機產品為氫燃料

STG-600試驗實現(xiàn)滿負荷100%氫燃料電制氫可充分發(fā)揮氫在大規(guī)?？稍偕茉床⒕W消納和儲能調峰的作用，氫燃氣輪機可為高比lie

電力電子可再生能源電力系統(tǒng)提供轉動慣量，保證電

網靈活性需求，從而支撐建以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)構建。氫能高效靈活利用——氫燃氣輪機氫燃氣輪機將成為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)靈活性調節(jié)的關鍵之一PPT模板下載：/moban/

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