“双碳”目标下天然气分布式能源发展现状及机遇

为实现碳达峰碳中和(以下简称“双碳”)目标,必须建设清洁低碳、安全高效的新型能源体系。天然气分布式能源具有相对清洁高效、综合能源利用效率高、输出能源类型多等优点,是我国实现“双碳”目标的重要发展路径之一。为此,剖析了我国天然气分布式能源存在的问题和发展机遇,进而对天然气分布式能源项目的发展提出了建议。研究结果表明:(1)中国天然气分布式能源整体发展相对较慢,且不同地区之间发展速度也存在差异,现有项目主要集中在经济较发达的京津冀鲁、长三角、珠三角以及天然气资源丰富的川渝等地区;(2)中国天然气分布式能源发展面临的主要问题包括前期投入成本较高、电网企业与项目用户端存在利益冲突使得项目上网困难、项目用户端对能源消纳程度的不确定性影响其投资回报等;(3)随着政策普及、技术发展、碳交易市场完善及经济性的提高,天然气分布式能源项目发展有望进入快速发展期。结论认为,在“双碳”目标引领下,中国天然气分布式能源产业正处于重要的战略机遇期,建议从政策支持、调峰需求、碳排放收益以及技术突破4个方面加强研究;天然气分布式能源的高质量推进对我国构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,助力实现“双碳”目标具有重要的现实意义。

分步法分解硫化氢制氢和硫黄催化剂研究进展

硫化氢(H_(2)S)不仅是一种剧毒且高腐蚀性气体,更是蕴含丰富氢能和硫元素的宝贵资源。在国家能源战略需求和双碳目标下,实现天然气藏中H_(2)S的低碳高值利用是天然气开发的必然发展趋势。分步法是一种可在较低温度区间将H_(2)S高值转化为H_(2)和硫黄的方法,具有H_(2)S分解效率高、能耗低的优点,但存在循环效率差、硫黄回收困难、反应过程机理认识浅薄等问题。为了深入了解分步法分解H_(2)S的研究现状和面临问题,本文主要综述了分步法的反应原理、发展历程、活性催化剂的研究进展,重点概述了金属硫化物和金属这两类催化剂的活性测试结果及具体反应过程,并对分步法分解H_(2)S所面临的关键问题进行了总结与展望。本文指出分步法最大问题在于催化剂硫化产氢和分解脱硫过程机理尚不明晰,使得催化剂的优化设计缺乏指导,从而导致分步法循环效率低。未来应当借助更多原位表征技术和理论模拟计算认识转化过程机理,同时加强相关实验设计以衡量不同催化剂优劣,开发出适用于分步法高效循环过程的催化剂。

天然气藏中酸气H_(2)S与CO_(2)协同转化研究进展

为保障国家能源安全,减少我国对国外油气资源的依存度,必须加大对国内天然气等资源的开发。在天然气的开采净化过程中,往往会产生酸气H_(2)S与CO_(2)等。现有酸气处理技术主要通过克劳斯工艺回收得到H_(2)S中的硫黄,并未对CO_(2)进行处理,造成了氢资源的浪费和严重的碳排放。如果能将H_(2)S与CO_(2)协同转化,则有望在减少碳排放的同时得到氢气、合成气和硫黄高值化学品。本文基于国内外30多年相关领域的实验研究和理论模拟,总结阐述了H_(2)S与CO_(2)协同转化的发展历史,并分别从热反应(直接热反应、工艺流程和经济性评估、催化热分解)、光催化、电催化和等离子体催化角度详细综述了H_(2)S与CO_(2)协同转化的研究进展。从催化剂、反应条件和反应产物分布等方面展开了细致的分析,对比了各种技术的优缺点。展望了H_(2)S与CO_(2)协同转化的发展趋势,近期可考虑使用绿电进行电催化技术的小规模应用示范;同时可以考虑通过太阳光储热的方式减小热催化技术的碳排放,或通过太阳能聚光等方式提升光催化技术的催化效率等。此外,在后续研究中,必须结合酸性气藏的特点,考虑不同的H_(2)S/CO_(2)比例或是H_(2)O等杂质分子对反应过程的影响。