氫能和燃料電池技術正加速改變著世界能源格局。
“全球能源轉型、汽車轉型***同聚焦於低碳化、綠色化,氫能是實現這兩大領域轉型的重要支撐。”中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉15日在2020氫能產業發展創新峰會上表示,“當前全球主要汽車公司基本上都制定了發展燃料電池汽車的時間表和路線圖。越來越多的國家把氫能作為更重要的未來替代性能源,制定氫能源、氫產業、氫經濟、氫社會發展的時間表和路線圖。我們離氫的全面應用越來越近。”
百人會副理事長兼秘書長張永偉
隨著氫能的安全使用問題及燃料電池的技術和成本瓶頸已逐步取得突破,氫能產業發展開始進入示範運營階段,並開展商業化探索。此次與會的專家學者壹致認為,發展氫能和燃料電池產業是我國應對能源安全、實現可持續發展的必要途徑和重要歷史機遇。
氫能發展迎來大好時機
在政府的系列產業政策支持下,我國氫能產業正在進入快速發展期。
2019年3月,氫能源首次寫入《政府工作報告》,明確將推動加氫等設施建設。
2020年4月,國家能源局發布《中華人民***和國能源法(征求意見稿)》,氫能被列入能源範疇。
6月,氫能先後被寫入《2020年國民經濟和社會發展計劃》、《2020年能源工作指導意見》。
9月,財政部、工信部、科技部等五部委聯合發布《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》,目標利用4年時間,打造國內氫能產業鏈,讓整個產業鏈趨於完整,將燃料電池汽車購置補貼政策調整為燃料電池汽車示範應用支持政策,以形成布局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發展新模式。
10月,國務院常務會議通過了《新能源汽車產業發展規劃》,明確指出要加強充換電、加氫等基礎設施建設,加快形成快充為主的高速公路和城鄉公***充電網絡。完善氫燃料電池汽車的能源補給基礎設施建設,促進氫燃料電池汽車發展。
由此可見,政策正在為氫能和燃料電池產業的加速發展帶來強力支撐。
國家電投集團氫能科技發展有限公司總經理張銀廣
國家電投集團氫能科技發展有限公司總經理張銀廣預測,我國氫能產業發展拐點將出現在2025年,2025-2035年將成為國內氫能產業的高速發展期,2035年之後將會進入規模化應用的階段。
今年9月22日,中國在第七十五屆聯合國大會提出,將提高應對氣候變化國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳(CO2)排放力爭於2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。在工信部原部長、中國工業經濟聯合會會長李毅中看來,發展氫能要置於實現2030年前CO2排量達峰和2060年碳中和的大目標之中,響應《巴黎協定》我國政府的承諾目標。
工信部原部長、中國工業經濟聯合會會長李毅中
“能源的供應側中可再生能源不能低於80%,能源的需求側電動化率不低於80%,才有可能實現2060年碳中和的目標。”北京清華工業開發研究院副院長朱德權表示,2025年,可再生能源生產成本將全面低於化石能源,具有經濟性。生產側的經濟性和需求側的經濟性也決定了氫能源汽車進入了可持續發展階段,也就是進入了高速增長的時刻。”
北京清華工業開發研究院副院長朱德權
百人會常務副秘書長劉小詩在發布《中國氫能產業發展報告2020》時預判,從長期願景來看,到2050年,預計氫能會占終端能源消費比例達10%,氫燃料電池汽車保有量3000萬輛,氫氣需求量6000萬噸,進入氫能社會。
百人會常務副秘書長劉小詩
“綠氫”方向,合理布局
在氫能產業鏈中,制氫是源頭。李毅中在會上提出,“灰氫不可取、藍氫方可用、廢氫可回收、綠氫是方向”,落實氫源首先要有壹個合理務實的規劃設計和標準,明確方向,防止盲目。
氫能受到了全球主要國家的重視,多數發達國家都發布了氫能願景和發展規劃。我國相關省市、企業和機構也積極行動,紛紛出臺發展氫能的方案,提出的遠景各有特色。但是,“對氫源研究還不夠,難以形成全國性的整體概念”,李毅中呼籲需要調研編制規劃指導,抓試點示範,不要壹下子鋪開。”?他透露,五部委已經在制定這項規劃。
他建議,相關部門組織、調研,根據氫氣的不同應用場景和市場需求,從能源總體規劃的視角提出階段性布局和工藝路線的指導意見,並制定標準規範。此外,還應抓緊進行二氧化碳捕集、封存和利用的產業化研發。這是灰氫變成藍氫、由不可取變成可取的關鍵,這個難題沒有解決之前,不宜新建化石能源制氫工廠。?
發展“綠氫”,降成本是關鍵。劉小詩指出,氫能作為壹種二次能源,是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展的理想媒介,我國現在傳統能源結構亟待調整。長期來看,要走零碳、低碳的綠氫路線,經濟性有待於進壹步提升,關鍵在於降低電費,也就是用電成本。
在當前技術條件下,電費降到3毛錢每千瓦時,電解水的制氫成本能夠降到每公斤20元以下。這樣電解水之情的經濟性有望提升。儲運環節也存在較大降本空間,國內的液氫的生產及運輸實現民用化後,儲運成本將大幅下降。未來隨著可再生能源電價進壹步下降,制氫、規模化液氫儲運等技術成熟,氫氣到站價格會大幅度下降。我國再生能源氫氣比較豐富,將來“綠氫”具備成本優勢。
構建自主產業鏈
我國的能源特點是富煤、貧油、少氣,每年需要大量進口石油和天然氣,為實現低碳減排,提高能源安全,需大力發展可再生能源,利用風能、太陽能和水力發電,選擇氫做能源載體,電解水制氫,消除可再生能源發展的天花板,為實現2030年碳排放達峰值,2060年實現碳中和保駕護航。
中國工程院士衣寶廉建議,發展沿海地區海上風電,電解水制氫,用輸氫管線將所制氫氣運輸到加氫站供燃料電池汽車加氫用,同時建氫液化工廠,將液化氫作為能源商品應用,氫供應能力的發展會促進燃料電池,特別是燃料電池車的快速增長。
對燃料電池,首先要建立關鍵材料與部件的自主產業鏈,國內優秀的研究結果很多,但很少進行放大工藝研究,制出的樣片也很少在電堆中使用和裝車運行,因此要建立產品開發聯盟,電催化劑、電堆關鍵零部件等由研發單位壹起進行開發、考核及批量生產,只有通過裝車運行的材料,才是可信的,才能提高市場占有率,代替進口。另外,在聯合攻關時,指標要以國際最先進的產品為目標。
電堆是燃料電池的核心部件,其組裝工藝是決定電堆壹致性的關鍵,衣寶廉建議,要創新性的改進電堆組裝工藝,大幅度提高電堆中單電池電壓的壹致性,制定關鍵材料與部件的國家標準,成立第三方的中立的檢測機構,對關鍵材料與部件、電堆、電池系統和整車進行檢測、驗證,確保結果的可信性與可靠性。
“氫能產業正處於大規模爆發前夜,十四五時期成為產業鏈構建關鍵時期。”張銀廣表示,“我們和國外的差距在於技術和裝備的成熟度,下壹步,應通過示範城市群,構建商業模式,讓自主技術和裝備快速成熟起來。”
優化政策環境
我國氫能產業雖然熱度很高,但仍存在很多發展瓶頸,張銀廣呼籲國家在政策層面去破除制約,增加政策引導。
“氫氣管理還是按照化工危險品來管理,同時相關審批沒有固定的機構,壹定程度上制約了產業發展。”張銀廣建議“從環保角度、解除能源安全角度政府能給產業長期的引導政策,而不是示範期和示範城市來推廣,但是政府推動的應用規模終歸是有限的,氫能產業應當探索出商業化模式,從而快速發展。”
張銀廣判斷,2020-2025年是氫能產業進步期,國內氫能發展相關技術、產品逐步成熟,產業鏈趨於完整,氫能應用場景以重型運輸車和物流車為主,主要方向為氫能交通。在加氫基礎設施建設上,希望國家能全面規劃供給網絡,而不是分散式由企業來牽頭建設。“大西北廉價氫能如何運輸,希望國家出臺戰略規劃。與此同時,通過社會化資本,從較長的生命周期來考慮,構建大的應用場景,讓產業具備商業化能力,是我們正在探索的路徑。”當生產成本、購買成本下降到壹定程度,多個氫能應用場景的市場空間將會梯次打開。?
劉小詩在百人會《中國氫能產業發展報告2020》中也對產業政策提出了建言:壹是針對氫能標準體系不完善的現象,建立健全氫安全基礎研究體系,二是針對各地發展氫能經濟的規劃同質化現象,鼓勵基礎好的地區加速建立示範運營區,鼓勵模式創新,探索多能互補模式,因地制宜,避免低水平重復建設。三是針對產業鏈薄弱環節給予政策激勵。如加大基礎設施建設,出臺和落實電解水制氫的電價優惠措施等。四是把握電動汽車與氫燃料電池車錯位互補原則,進行有效資源配置,防止顧此失彼。
從氫的產、儲、運、加、用等全產業鏈出發,依托地方政府、企業、科研院所、平臺等多主體,逐步打造“基礎設施配套完善,運營模式成熟、創新成果豐富、資金保障充足、示範效果明顯、生態效應顯著”的氫能產業商業生態圈。
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