氫能熱潮將倒逼國家戰(zhàn)略？
時間：2021-04-09 00:00:00 瀏覽：510次 來源： 旺材氫燃料電池(wc_cndc) 作者：科技與信息化管理部
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作為一種可以連接所有能源形式的“萬能能源”，氫能正在全球主要國家迅速生長。這個被稱為下一代的基礎性能源，能否帶來新一輪的產業(yè)革命？
隨著能源轉型的快速推進，氫能的戰(zhàn)略價值將進一步凸顯。國際氫能委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調研報告》顯示，到2050年，氫能源需求將是目前的10倍，全球能源需求的18%將來自氫能源。 “如果說中國目前的氫能發(fā)展處于2.0階段，韓國則為2.5，而日本已經達到了3.1。”有專家如此形容氫能的世界形勢。 中國作為世界第一的能源消費國，是目前氫產能最大的國家，也是氫能分布最廣泛的國家。但在技術上，尤其是在氫能高端的裝備制造、燃料電池的基礎研究等領域，我國與日本、德國、韓國等還有較大的差距。 盡管聲勢浩大，但氫能作為一種能源產業(yè)來講仍然十分弱小，缺乏國家實質性支持以及相應的規(guī)劃。換言之，氫能雖然已經呈現出洶涌噴發(fā)之勢，但同時也呈現著美好和坎坷的兩面性。 “學校還在放假，學生們大都還沒有回來。我年前正好去日本東京理工大學參加了第四屆氫能研討會，所以也想和你聊一聊國外對氫能發(fā)展的重視。”春節(jié)過后不久，記者在清華大學見到了清華大學核能與新能源技術研究院教授，同時也是國際氫能協(xié)會副主席的毛宗強，年過七旬的他看起來依然精力充沛。
毛宗強認為：國際上，日本在2017年12月確立了“氫能源基本戰(zhàn)略”，主要目標包括到2030年左右實現氫能源發(fā)電商用化，以削減碳排放并提高能源自給率；2019年1月，韓國總統(tǒng)文在寅在蔚山市政府大樓發(fā)布“氫能經濟發(fā)展路線圖”，計劃到2019年底，在國內普及4000輛以上氫燃料電池汽車，遠期在2025年和2040年也做了明確的要求。 而中國國家領導人與氫最為接近的時刻發(fā)生在2018年5月，國務院總理李克強在日本首相安倍晉三陪同下參觀了豐田汽車的氫燃料電池車。 近年來，氫能在全各地如雨后春筍般出現。在京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北，有關氫能的規(guī)劃都在密集發(fā)布，或是氫氣制取，或是氫燃料電池汽車，“氫都”、“氫谷”林立的局面已然形成。 同濟大學原汽車學院院長、中國氫能源及燃料電池產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（下簡稱“中國氫能聯(lián)盟”）專家委員會主任余卓平告訴記者：“現在的問題是沒有國家的整體規(guī)劃。各個地方都結合自己的資源開始規(guī)劃設計，這是一個好事情，但實際上作為一個能源結構的專業(yè)階段，并不是一個地方的事情，而是國家的事情，現在迫切需要的是國家的總體規(guī)劃。” 2018年2月，國家能源集團牽頭，同濟大學、中國鋼研、中船重工、國家電網、中國一汽、東方電氣、航天科技、東風汽車、寶武鋼鐵、中國中車、三峽集團等多家央企和科研機構參與的中國氫能聯(lián)盟成立。國務院國資委主任肖亞慶，科技部部長萬鋼（時任），工信部部長苗圩，國家能源局相關負責人等紛紛出席成立大會，規(guī)格不可謂不高。
國家能源集團作為上述聯(lián)盟的牽頭方，總經理凌文親自掛帥為氫能奔走呼號。毋庸置疑，名噪一時的中國氫能聯(lián)盟的首要任務就是說服國家將氫能的國家戰(zhàn)略地位坐實。 余卓平告訴記者，在清潔能源行動計劃里面，只是對氫能有所提及，但是沒有全面的布局。國家能源局現在已經越來越重視氫能，國家將很快做出最終的抉擇。 2017年，科技部部長萬鋼指出：“在未來車用能源中，氫燃料與電力將并存互補，共同支撐新能源汽車產業(yè)發(fā)展。” 2018年2月，財政部發(fā)布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，電動汽車補貼退坡力度空前，續(xù)航里程短、能量密度低的踢出補貼隊伍。但是對于燃料電池汽車，補貼的力度并沒有改變。事情的發(fā)展大抵如此，氫燃料電池汽車極有可能復刻電動汽車的崛起之路。 2018年，有關氫燃料電池汽車“十城千輛”計劃的聲音越來越多。“十城千輛”，即“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程”，2009年提出，通過提供財政補貼，計劃用3年左右的時間，每年發(fā)展10個城市，每個城市推出1000輛新能源汽車開展示范運行，涉及這些大中城市的公交、出租、公務、市政、郵政等領域。 此前的“十城千輛”對于電動汽車的推廣起到了重要作用，而在氫燃料電池汽車不斷升溫的背景下，新的“十城千輛”一旦落地，也將加速氫燃料電池汽車的爆發(fā)。 近幾年來，燃料電池技術取得長足進步，特別是日本豐田在2014年推出第一代商用的燃料電池汽車——Mirai之后，本田Clarity、現代Nexo也都是量產版氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車引發(fā)全世界的關注。 不同于國外，國內推動燃料電池汽車的發(fā)展重點在商用車市場并非是乘用車市場。余卓平解釋稱：“以公交車為例，因為有固定的運行線路，所以一個加氫站便可以滿足一大批的車輛。但是對于乘用車，由于分散在各個角落，要求更為廣泛的加氫站。因此，初期的氫燃料電池汽車基本上以商用車為主。” 燃料電池是氫燃料電池汽車的心臟，主要由電堆部分和輔助動力系統(tǒng)部分兩塊組成，國內多數企業(yè)從較為容易的輔助動力系統(tǒng)部分入手，逐漸形成電堆技術的積累。 作為張家口市所有氫燃料電池公交車動力系統(tǒng)的提供商，北京億華通科技股份有限公司自2004年以來即專注于燃料電池發(fā)動機的研發(fā)與商業(yè)化應用，已經開發(fā)出全新自主40千瓦、80千瓦的國產燃料電池發(fā)動機。億華通將自己的發(fā)展模式稱之為“剝洋蔥”，從最外層的整車制造，向內部的輔助動力系統(tǒng)，電堆，雙極板的核心由易入難，一步步深入核心領域。
與風電、光伏不同，氫能在最開始的階段雖然也吸引了數以千計的民企入場，圍繞氫燃料電池汽車的方方面面尋找機會，但是最引人注目的則是能源央企和國企的迅速入場。 除了上述國家能源集團，兗礦集團也發(fā)起成立了山東氫能源與燃料電池產業(yè)聯(lián)盟，山西同煤集團也拋出了5000噸/年煤制氫項目。 2017年10月，國家電投研究院與遼寧省朝陽市人民政府簽約共建氫能源產業(yè)基地，項目一期總投資11.3億元，其中便包括風電制氫應用示范及產業(yè)化項目；2018年3月，三峽集團子公司三峽資本公司與美國普頓公司在濰坊高新區(qū)技術產業(yè)開發(fā)區(qū)簽署氫能產業(yè)合作協(xié)議，就制氫、儲氫和加氫先進裝備的研發(fā)和生產達成一致意見。 伴隨著氫能發(fā)展持續(xù)發(fā)酵，這樣的消息屢見不鮮。 資料顯示，目前國內氫氣主要有四個來源，即煤氣化制氫約1000萬噸，天然氣制氫300萬噸以上，石油制氫300萬噸，工業(yè)副產氫約800萬噸，電解水制氫100萬噸。 從目前的氫氣獲取來看，大型能源國企的進入是必然的。而作為氫能發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)，在基礎設施建設方面，尤其是加氫站，國家隊也已開始入場。 國家能源集團在成立氫能聯(lián)盟之時，便已將目光放到了氫能利用的各個環(huán)節(jié)，這其中就包括加氫站。2018年11月，神華如皋加氫站建成投產，該加氫站計劃安裝兩臺氫氣壓縮機，日加氫能力達到1000公斤。
而為了降低用地成本，油氫共建成為建設加氫站的重要形式，“三桶油”之一的中石化也已經越來越多地參與進來。 “十四五”期間，中石化將加快發(fā)展以氫能為核心的新能源業(yè)務，擬規(guī)劃布局1000座加氫站或油氫合建站。截至2020年底，中國石化銷售有限公司累計開展加氫站試點項目27個，加氫站點分布在廣東、上海、浙江和廣西等地。 目前，國內氫能發(fā)展的所有注意力幾乎都集中在汽車方面。但是，如果把氫能作為一種能源，從更大的角度來看，或許能夠更全面的發(fā)掘氫能的價值和潛力。 在國內，以可再生能源為主的能源轉型已初具規(guī)模，但是由于以風、光為主的可再生能源自身穩(wěn)定性差，其大規(guī)模利用面臨巨大挑戰(zhàn)。針對這一問題，氫能作為一種高效的媒介，可以將可再生能源的電變得可儲存，從而促進大規(guī)?？稍偕茉吹恼虾拖{。 從氫能優(yōu)良的存儲性能的角度來看，氫能還是長期性的零碳季節(jié)性儲能的最佳整體解決方案。雖然蓄電池、超級電容以及壓縮空氣儲能也有助于實現電量平衡，但它們缺乏解決季節(jié)性不平衡所需的蓄電容量和蓄能周期。 相比通過長距離電力傳輸會造成能量的損失，通過管道運輸氫氣幾乎可以達到100%的效率。這種優(yōu)勢使氫能在大規(guī)模和遠距離運輸可再生能源時非常具有經濟競爭力。 在氫氣儲運方面，目前氣態(tài)運輸在技術上相對較為成熟。短距離的氣態(tài)儲運一公斤氫氣在150公里的范圍內運輸的成本略高于2元，這個成本在整個氫氣鏈條中占比大概10%，這是可以接受的。而對于氫氣的長途運輸，如果大規(guī)模執(zhí)行，不可避免地要談到輸送管道問題。從初步的測算來看，氫氣管道運輸整個的成本在2.5元左右，總地來講也是可控的。未來加強對液氫方面的研究和開發(fā)也是非常重要的。
最為典型的日本，其實現自身氫能戰(zhàn)略的方向便是從海外獲取氫氣資源，為了降低運輸成本，也在千方百計的發(fā)展儲氫技術，比如零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化運輸，利用基于甲苯與甲基環(huán)己烷可逆反應，以及氨、甲烷等能源載體的儲氫技術。 同樣是二氧化碳排放重要領域，工業(yè)過程中大量消耗天然氣、煤炭和石油等化石能源，產生了全球20%的二氧化碳排放，未來隨著技術進步，成本下降，氫能對于工業(yè)領域的脫碳同樣可以發(fā)揮重要作用。 事實上，日本除了聞名于世的豐田Mirai氫燃料電池汽車，還有氫燃料電池的家用熱電聯(lián)供（ENE-FARM）計劃，也就是說在提供電能的同時也提供熱能，滿足電力需求的同時將發(fā)電過程中產生的熱能加以利用向用戶供熱。 在政府補貼的大力支持下，日本從2009年開始推廣家用氫燃料電池系統(tǒng)的商業(yè)化應用，2017年，日本共安裝了約25萬套，成本進一步下降。
2021年，我國氫能產業(yè)發(fā)展或將按下“快進鍵”。隨著國家重點研發(fā)計劃“氫能技術”重點專項的實施，氫能綠色制取、安全致密儲輸和高效利用等關鍵技術將取得突破，產業(yè)自主可控程度有望提升；在應用方面，隨著氫燃料電池汽車示范城市建設工作的啟動，將有望帶動燃料電池汽車推廣走出頹勢，同時，氫能在化工、鋼鐵等“難以減排領域”的應用，也有望得到更多重視和發(fā)展。為更好地推動氫能產業(yè)發(fā)展，提出以下四方面建議： 首先，圍繞“碳中和”目標制定出臺氫能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。2020年我國已向全球做出2030年前“碳達峰”和 2060年前“碳中和”莊嚴承諾，彰顯了構建“人類命運共同體”的大國擔當。作為全球最大的發(fā)展中國家和工業(yè)化國家，我國實現“碳中和”目標難度更大、時間更短、挑戰(zhàn)更多。氫能具有的清潔、低碳、靈活等特點，能夠成為“難以減排領域”深度脫碳的重要解決方案，建議在“碳中和”戰(zhàn)略的制定過程中予以高度重視。同時，氫能發(fā)展戰(zhàn)略也應緊緊圍繞“碳中和”目標來制定，確保氫能與現有能源體系更好融合、相互促進、共同發(fā)展。 第二，加強國企與民企合作，共同打通氫能供應鏈。我國氫能產業(yè)已呈現出國企和民企共同參與的局面。由于氫能產業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在技術不確定性較大、基礎設施建設滯后、社會認知不充分等問題，需要國企和民企各盡所長，共同打通氫能供應鏈。建議國企側重氫能供應鏈中上游，即氫能資源開發(fā)、基礎設施建設等環(huán)節(jié)，為氫能“降成本”、提供基礎性公共服務等；民企側重氫能供應鏈下游，即技術研發(fā)、關鍵材料設備制造等，特別是及時響應國內外市場變化，與時俱進調整產品結構和技術路線。 第三，因地制宜、分型分策推進氫能綜合示范區(qū)建設。近幾年，盡管全球很多國家對此都開展了積極探索，但尚未形成“放之四海而皆準”的發(fā)展模式。建議各地區(qū)、行業(yè)立足于氫能產業(yè)格局和當地實際情況，綜合考慮資源稟賦、產業(yè)基礎、現實訴求等因素，選擇有代表性的地區(qū)、有所側重進行示范，加快技術攻關、提升制造水平、創(chuàng)新體制機制，與燃料電池汽車示范政策形成互補、互促，共同探索氫能在我國的發(fā)展路徑、技術路線和商業(yè)模式，為氫能大規(guī)模融入能源生產和消費體系，提供經驗借鑒。 第四，積極開展國際合作交流，樹立氫能發(fā)展“中國模式”。在積極應對氣候變化、加快推進能源轉型的背景下，我國已成為全球最活躍的新能源市場，氫能產業(yè)更是已開始吸引全球頭部企業(yè)和高端人才團隊集聚。未來，應以可再生能源資源優(yōu)勢、巨大的終端應用市場空間為依托，更加積極地開展國際技術、產業(yè)和貿易合作，帶動我國氫能技術快速提升，提高在國際氫能產業(yè)圈的影響力，保持在全球氫能產業(yè)的“第一梯隊”。
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