0 引言

應(yīng)對(duì)氣候變化，脫碳經(jīng)濟(jì)勢(shì)在必行。在全球減排背景下，氫能發(fā)展成為熱潮。氫經(jīng)濟(jì)被認(rèn)為是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)極，對(duì)加快推進(jìn)我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，加速新時(shí)代能源轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義

。氫能作為二次能源是全球能源系統(tǒng)脫碳的關(guān)鍵支柱，是實(shí)現(xiàn)碳中和的最佳能源載體

。

本試驗(yàn)在設(shè)計(jì)時(shí)，就以5%大豆卵磷脂濃度組為中間點(diǎn)，因?yàn)檫@與卵黃中卵磷脂的含量相當(dāng)，結(jié)果也證明了5%大豆卵磷脂組的保存效果，但試驗(yàn)結(jié)果卻為1. 25%大豆卵磷脂濃度組更好，其原因可能是：大豆卵磷脂的濃度的高低會(huì)影響精子的活力和復(fù)蘇率，在較高濃度的溶液中對(duì)精子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力較大，造成大量能量消耗，從而精子的存活率、活力等都大大降低。也可能是因?yàn)槁蚜字a(chǎn)廠家、純度等不同以及不同品種之間具有一定差異造成。所以推測(cè)是否在1. 25%濃度下還有更優(yōu)的濃度組，需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

近年來(lái)，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，我國(guó)新一代能源系統(tǒng)正處于向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期?？稍偕茉窗l(fā)展實(shí)現(xiàn)歷史性突破。2020年底，我國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)分別達(dá)到2．8億、2．5億kW

。風(fēng)電、光伏等新能源的固有波動(dòng)性和隨機(jī)性給我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)前所未有的安全隱患問(wèn)題。大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)的靈活性提出更高的要求。此外，因?yàn)橛媚苄枨笈c資源稟賦存在不匹配現(xiàn)象，導(dǎo)致風(fēng)電、水電等難以即時(shí)、就地消納，造成大量棄風(fēng)棄光。氫能作為一種零碳排、可存儲(chǔ)、可與電雙向轉(zhuǎn)化的靈活性資源載體，能夠?qū)崿F(xiàn)新一代能源互聯(lián)網(wǎng)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的協(xié)調(diào)互動(dòng)和高度融合。且氫的儲(chǔ)能屬性使其具備跨長(zhǎng)時(shí)空靈活應(yīng)用的潛力，能與可再生能源有效銜接，助力可再生能源消納與更大規(guī)模發(fā)展，有效提高能源系統(tǒng)靈活性。

為了更好地挖掘氫能在區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用潛力，必須了解各區(qū)域的氫能資源狀況。目前，氫的制備方法已比較成熟，主要分為工業(yè)副產(chǎn)提純制氫、電解水制氫、化石燃料制氫等，各技術(shù)路線的供應(yīng)成本、環(huán)保效益、產(chǎn)品純度不盡相同。本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)并分析我國(guó)各省市可再生資源的分布情況，以及工業(yè)副產(chǎn)氫資源現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)氫能資源的開(kāi)發(fā)潛力。

1 中國(guó)可再生能源資源稟賦及利用情況

1.1 風(fēng)電資源

2020年，風(fēng)電新增裝機(jī)7 167萬(wàn)kW，平均利用小時(shí)數(shù)達(dá)2 097 h，風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)較高的地區(qū)是福建、云南、廣西和四川。至2020年底，全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)2．81億kW，各地區(qū)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量如圖1所示

。至2020年底，全國(guó)棄風(fēng)量約166億kWh，全國(guó)平均棄風(fēng)率達(dá)3%。全國(guó)各地區(qū)棄風(fēng)量如圖2所示，其中棄風(fēng)率超過(guò)5%的地區(qū)分別有新疆（棄風(fēng)率10．3%、棄風(fēng)電量49．7億kWh），內(nèi)蒙古（棄風(fēng)率9．3%、棄風(fēng)電量39．6億kWh），甘肅（棄風(fēng)率6．4%、棄風(fēng)電量16．8億kWh），湖南（棄風(fēng)率5．5%、棄風(fēng)電量5．8億kWh）。上述4個(gè)省份棄風(fēng)電量共計(jì)111．9億kWh，約占全國(guó)棄風(fēng)電量的70%

。

1.2 光伏資源

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)2017年的焦炭產(chǎn)能超6億t，產(chǎn)量在4億t以上。2018至2020年，中國(guó)每年仍有4 000萬(wàn)t以上的焦炭新增產(chǎn)能持續(xù)釋放。與此同時(shí)，“十三五”期間，焦化行業(yè)落后產(chǎn)能大量淘汰。從區(qū)域上來(lái)說(shuō)，中國(guó)焦炭產(chǎn)能與粗鋼產(chǎn)能基本匹配，具體分布情況如圖7，華北地區(qū)和華東地區(qū)是兩大焦炭生產(chǎn)區(qū)，其中華北地區(qū)焦炭產(chǎn)能占全國(guó)38%，華東地區(qū)產(chǎn)能占比21%。

“我們的策略就是熬，有風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品不敢碰，高投入的行業(yè)都不做?！睆埲A說(shuō)，公司處于半停半開(kāi)的狀態(tài)，有了流動(dòng)資金才敢考慮開(kāi)工投入下一批項(xiàng)目。

1.3 水電資源

氯堿工業(yè)中，每生產(chǎn)1 t燒堿約副產(chǎn)氫氣量280 m

，而目前大多數(shù)氯堿企業(yè)都忽略了副產(chǎn)氫的利用價(jià)值。若將氯堿企業(yè)高達(dá)30%的副產(chǎn)氫氣放空率加以利用，那么此類副產(chǎn)氫也可以成為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要來(lái)源。但相對(duì)PDH、乙烷裂解項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，氯堿化工單個(gè)企業(yè)可利用放空副產(chǎn)氫量較小，且產(chǎn)能更加分散。2017年，中國(guó)燒堿產(chǎn)量排名前十的上市公司燒堿總產(chǎn)量?jī)H有500萬(wàn)t左右（如表1所示)，占全國(guó)總產(chǎn)量的15%，企業(yè)內(nèi)部利用規(guī)模均不超過(guò)1萬(wàn)t/a。因此，氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫更符合就近原則，降低運(yùn)輸成本。

地方政府在構(gòu)建和維護(hù)良好的市場(chǎng)環(huán)境秩序中發(fā)揮著不可替代作用。也就是說(shuō)，地方政府這只“看得見(jiàn)的手”，與市場(chǎng)機(jī)制“看不見(jiàn)的手”一起協(xié)同發(fā)揮不同的重要作用。但當(dāng)前我國(guó)對(duì)中小微企業(yè)合法權(quán)益的保護(hù)，特別是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)仍存在漏洞；有些地方政府下屬主管部門(mén)對(duì)小微企業(yè)擔(dān)保抵押條件辦理手續(xù)，如對(duì)企業(yè)動(dòng)產(chǎn)、不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬證明的辦理拖拉滯后；缺乏專門(mén)針對(duì)提高小微企業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)的培訓(xùn)等，這些都給小微企業(yè)發(fā)展帶來(lái)極大的負(fù)面影響。

綜上所述，截至2020年底我國(guó)可再生能源裝機(jī)情況和棄風(fēng)棄光情況如圖6所示。由此可以得出，我國(guó)水電資源主要集中在華東、華南以及西南東部地區(qū)；風(fēng)電和光伏資源西北和華北地區(qū)較為豐富，且消納不足，有大量富余可再生能源浪費(fèi)。而華東地區(qū)部分省市雖然風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量較大，但由于用戶負(fù)荷較高，均能夠完全消納。若利用棄風(fēng)棄光以及富余水電制氫，使無(wú)法并網(wǎng)的可再生能源就地消納，在當(dāng)電力質(zhì)量較差或者電力不足時(shí)，通過(guò)氫儲(chǔ)能反向向電網(wǎng)送電，快速調(diào)節(jié)功率，不僅可以降低高比例可再生能源并網(wǎng)的不穩(wěn)定性，還可以充分利用棄風(fēng)棄光，提高可再生能源發(fā)電的利用小時(shí)數(shù)。此外，通過(guò)氫轉(zhuǎn)運(yùn)跨區(qū)域調(diào)度使用，將多余綠電向負(fù)荷集中地區(qū)輸送，提高光伏、風(fēng)電經(jīng)濟(jì)效益，有效利用可再生能源，降低碳排放。

2 中國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫資源現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

2.1 焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫

至2020年，全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約為2．53億kW，累計(jì)發(fā)電量達(dá)2 245．11億kWh，比2019年增長(zhǎng)了15．13%，各地區(qū)累計(jì)光伏裝機(jī)量如圖3所示

。光伏利用小時(shí)數(shù)達(dá)1 160 h，比2019年的1 169 h低0．8%。全國(guó)棄光電量為46．99億kWh，棄光率為2%。從地區(qū)劃分上看，西北和西南地區(qū)的光伏消納出現(xiàn)問(wèn)題較為嚴(yán)重，棄光電量為31．65億kWh，占全國(guó)的67%以上。全國(guó)各地棄光量分布如圖4所示，其中，西藏棄光率達(dá)25．4%、棄光電量4．8億kWh；青海棄光率8．0%、棄光電量14．4億kWh；新疆棄光率4．6%、棄光電量7．2億kWh；內(nèi)蒙古棄光率4．0%、棄光電量5．3億kWh。除山西、陜西、河北、吉林以及山東棄光率在1%以上，其余省份均無(wú)明顯棄光現(xiàn)象。

截至2020年12月，全國(guó)各地有關(guān)丙烷脫氫項(xiàng)目落地信息層出不窮，預(yù)示著未來(lái)我國(guó)丙烯產(chǎn)能將迅速增長(zhǎng)。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)將有30多個(gè)丙烷脫氫項(xiàng)目投建，丙烯總產(chǎn)能超過(guò)3 000萬(wàn)t/a，副產(chǎn)氫約120萬(wàn)t/a。

2.2 氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫

創(chuàng)新意味著突破傳統(tǒng)，走不同尋常的道路，與創(chuàng)新相伴左右的便是風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)管理是考量一個(gè)新創(chuàng)企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)環(huán)境的動(dòng)蕩所體現(xiàn)出來(lái)的能力，風(fēng)險(xiǎn)管理即營(yíng)銷職能尋求降低企業(yè)對(duì)外部環(huán)境的脆弱性和依賴性，通過(guò)協(xié)同營(yíng)銷方案提高企業(yè)的靈活性?！叭凰墒蟆币呀?jīng)走過(guò)了6個(gè)年頭，取得了巨大的成就，成為中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)休閑食品的第一品牌，但在其成長(zhǎng)過(guò)程中面臨著眾多風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，如食品質(zhì)量問(wèn)題、來(lái)自于同行的模仿、資金鏈運(yùn)轉(zhuǎn)等，其中章燎原認(rèn)為“三只松鼠”最大的風(fēng)險(xiǎn)是食品安全。為了將風(fēng)險(xiǎn)控制到最低程度，“三只松鼠”利用互聯(lián)網(wǎng)信息化、數(shù)據(jù)綜合處理等手段，制定未來(lái)發(fā)展的四大戰(zhàn)略：大健康、大娛樂(lè)、大品類、大消費(fèi)，這構(gòu)成了松鼠未來(lái)新消費(fèi)主義。

我國(guó)水電站裝機(jī)容量約為3．7億kW，主要分布在西北、西南地區(qū)，地區(qū)差異大。其中，四川、云南、湖北是我國(guó)水電資源最為豐富的省份，從水電裝機(jī)容量布局看，這3個(gè)省份裝機(jī)容量分別為7 892萬(wàn)kW、7 556萬(wàn)kW、3 757萬(wàn)kW，以大型常規(guī)水電站為主，領(lǐng)先于其他省份。截至2020年12月，全國(guó)水電裝機(jī)分布占比如圖5所示。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2020年全年水力發(fā)電量達(dá)13 000億kWh以上，同比增長(zhǎng)3．9%，目前中國(guó)水力發(fā)電量占總發(fā)電量的17．4%。全國(guó)主要流域棄水電量約301億kWh，水能利用率約96．61%

。

2.3 丙烷脫氫

目前，基于環(huán)保與碳排放要求，大部分焦?fàn)t煤氣已經(jīng)有下游利用方式，除一半用于回爐助燃，另外一半副產(chǎn)品常被用于制合成氨或制甲醇等物質(zhì)。雖已有眾多下游利用路徑，但焦?fàn)t煤氣凈化技術(shù)與PSA分離技術(shù)的成熟，使焦?fàn)t煤氣制氫成本可以低于1元/Nm

，這有利于焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫資源有繼續(xù)挖掘的潛力。從圖7餅狀圖分析得知，華東、華北兩地焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)裝置多，產(chǎn)能也較大，有利于就近供應(yīng)南部沿海負(fù)荷需求大的城市。目前只需投入較低的成本就能對(duì)現(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣制化學(xué)品裝置進(jìn)行改造，從而建成一套氫氣分離、提純和壓縮環(huán)節(jié)，這樣不僅能生產(chǎn)出滿足氫燃料電池需求的高質(zhì)量氫氣，還能實(shí)現(xiàn)下游產(chǎn)品的多元化，以對(duì)沖合成氨、甲醇等化學(xué)品價(jià)格波動(dòng)的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)?！吨袊?guó)氫能與燃料電池汽車年度報(bào)告2018》指出2013-2017年中國(guó)焦炭產(chǎn)量與副產(chǎn)氫氣潛力如圖8。

調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，直至2017年底，中國(guó)燒堿總產(chǎn)能達(dá)4 100萬(wàn)t以上，比2016年底凈增加了150萬(wàn)t以上，燒堿產(chǎn)量約達(dá)3 400萬(wàn)t。從各省份發(fā)展來(lái)看，中國(guó)燒堿產(chǎn)量排名前五的分別是山東、江蘇、內(nèi)蒙古、新疆與河南5省份，總產(chǎn)量達(dá)到2 000萬(wàn)t以上，約占全國(guó)產(chǎn)量的60%（如圖9所示)。氯堿廠以NaCl溶液為原料，經(jīng)過(guò)PSA提氫裝置處理去除雜質(zhì)后，可獲得純度高達(dá)99%以上的氫氣，其生產(chǎn)成本約1．3元/m

。

該方法既能鞏固“測(cè)量基礎(chǔ)”課程中地形圖測(cè)繪的理論知識(shí)、減少了一些繁瑣的計(jì)算又能和后續(xù)的數(shù)字測(cè)圖更好的銜接，同時(shí)又能激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

根據(jù)丙烷脫氫項(xiàng)目的發(fā)展現(xiàn)況看，通過(guò)丙烷脫氫副產(chǎn)氣產(chǎn)生的氫量在未來(lái)5年將有大幅提升，預(yù)估產(chǎn)能如圖10。從氫能發(fā)展角度看，工業(yè)副產(chǎn)氫應(yīng)結(jié)合地域資源稟賦，分階段發(fā)展，與多種其它氫源相協(xié)調(diào)。發(fā)展初期，氫資源多用于示范項(xiàng)目或燃料電池汽車，需求量較小，對(duì)生產(chǎn)、生活的影響不大，著眼于氫源經(jīng)濟(jì)便利性。到中后期不僅要考慮大量工業(yè)需求，更應(yīng)當(dāng)注重能源轉(zhuǎn)型和綠色可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源，統(tǒng)籌規(guī)劃工業(yè)副產(chǎn)氫的應(yīng)用方式，與其它氫源一起實(shí)現(xiàn)多元供應(yīng)。

3 中國(guó)各區(qū)域氫能潛力預(yù)測(cè)

綜合以上可再生能源及工業(yè)副產(chǎn)氫狀況分析，本文通過(guò)計(jì)算、預(yù)測(cè)并繪制出2025年中國(guó)氫資源潛力系列圖（圖11至圖14）。由全國(guó)各省份能源量數(shù)據(jù)可知，不同區(qū)域的資源稟賦差異較大，單一氫源無(wú)法滿足氫能行業(yè)發(fā)展，未來(lái)氫源應(yīng)因地制宜、多元發(fā)展。

目前，利用富余水電進(jìn)行電解水制氫是現(xiàn)階段產(chǎn)生大量高純度氫氣的推薦途徑。從地域劃分上看，沿海地區(qū)臨近港口，可以用氯堿、煉化、石化等副產(chǎn)氫，隨著海上風(fēng)電項(xiàng)目的增多，風(fēng)電制氫在沿海地區(qū)也是可發(fā)展的新方向。華北、東北地區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá)，可用工業(yè)尾氣副產(chǎn)氫，但這其中的部分氫源僅可用于工業(yè)領(lǐng)域，達(dá)不到氫燃料電池可用標(biāo)準(zhǔn)。西南地區(qū)、華中和華南部分地區(qū)可利用豐富的棄水電量電解水制氫?！叭薄钡貐^(qū)可利用棄風(fēng)棄光電量電解水制氫。隨著可再生能源裝機(jī)比例的不斷攀升，可再生能源制氫的優(yōu)勢(shì)將更加凸顯。

從產(chǎn)氫總量上看，西南地區(qū)由于人口密度小，負(fù)荷需求量低，卻擁有豐富的水資源（四川、云南、貴州），因此本文認(rèn)為其是最適合大量產(chǎn)氫的地區(qū)。東北地區(qū)由于可再生能源裝機(jī)量相對(duì)較小，但用能需求大，幾乎沒(méi)有可支配的富余能源，因此不適合產(chǎn)氫儲(chǔ)氫。

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)各地區(qū)可再生能源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及工業(yè)副產(chǎn)氫資源情況的分析，預(yù)測(cè)2025年國(guó)內(nèi)各地區(qū)氫能資源的開(kāi)發(fā)潛力。得到以下結(jié)果：西南地區(qū)、華中和華南部分地區(qū)可再生能源富余，負(fù)荷密度相對(duì)較低，可利用豐富的棄水電量電解水制氫；“三北”地區(qū)可利用棄風(fēng)棄光電量電解水制氫產(chǎn)氫?？稍偕茉粗茪涫侨芷诶碚撎寂欧泡^低的制取方式，也是促進(jìn)該地區(qū)可再生能源消納且具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)的適宜選擇。

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