氫能熱潮將倒逼國(guó)家戰(zhàn)略？
時(shí)間：2021-04-09 00:00:00 瀏覽： 516次 來(lái)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(wàn)能能源”，氫能正在全球主要國(guó)家迅速生長(zhǎng)。這個(gè)被稱為下一代的基礎(chǔ)性能源，能否帶來(lái)新一輪的產(chǎn)業(yè)革命？
隨著能源轉(zhuǎn)型的快速推進(jìn)，氫能的戰(zhàn)略價(jià)值將進(jìn)一步凸顯。國(guó)際氫能委員會(huì)發(fā)布的《氫能源未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)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(lái)自氫能源。 “如果說(shuō)中國(guó)目前的氫能發(fā)展處于2.0階段，韓國(guó)則為2.5，而日本已經(jīng)達(dá)到了3.1。”有專家如此形容氫能的世界形勢(shì)。 中國(guó)作為世界第一的能源消費(fèi)國(guó)，是目前氫產(chǎn)能最大的國(guó)家，也是氫能分布最廣泛的國(guó)家。但在技術(shù)上，尤其是在氫能高端的裝備制造、燃料電池的基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域，我國(guó)與日本、德國(guó)、韓國(guó)等還有較大的差距。 盡管聲勢(shì)浩大，但氫能作為一種能源產(chǎn)業(yè)來(lái)講仍然十分弱小，缺乏國(guó)家實(shí)質(zhì)性支持以及相應(yīng)的規(guī)劃。換言之，氫能雖然已經(jīng)呈現(xiàn)出洶涌噴發(fā)之勢(shì)，但同時(shí)也呈現(xiàn)著美好和坎坷的兩面性。 “學(xué)校還在放假，學(xué)生們大都還沒(méi)有回來(lái)。我年前正好去日本東京理工大學(xué)參加了第四屆氫能研討會(huì)，所以也想和你聊一聊國(guó)外對(duì)氫能發(fā)展的重視。”春節(jié)過(guò)后不久，記者在清華大學(xué)見(jiàn)到了清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授，同時(shí)也是國(guó)際氫能協(xié)會(huì)副主席的毛宗強(qiáng)，年過(guò)七旬的他看起來(lái)依然精力充沛。
毛宗強(qiáng)認(rèn)為：國(guó)際上，日本在2017年12月確立了“氫能源基本戰(zhàn)略”，主要目標(biāo)包括到2030年左右實(shí)現(xiàn)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(guó)總統(tǒng)文在寅在蔚山市政府大樓發(fā)布“氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”，計(jì)劃到2019年底，在國(guó)內(nèi)普及4000輛以上氫燃料電池汽車，遠(yuǎn)期在2025年和2040年也做了明確的要求。 而中國(guó)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人與氫最為接近的時(shí)刻發(fā)生在2018年5月，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)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(lái)，氫能在全各地如雨后春筍般出現(xiàn)。在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、華中、西北、西南、東北，有關(guān)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(jì)大學(xué)原汽車學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（下簡(jiǎn)稱“中國(guó)氫能聯(lián)盟”）專家委員會(huì)主任余卓平告訴記者：“現(xiàn)在的問(wèn)題是沒(méi)有國(guó)家的整體規(guī)劃。各個(gè)地方都結(jié)合自己的資源開(kāi)始規(guī)劃設(shè)計(jì)，這是一個(gè)好事情，但實(shí)際上作為一個(gè)能源結(jié)構(gòu)的專業(yè)階段，并不是一個(gè)地方的事情，而是國(guó)家的事情，現(xiàn)在迫切需要的是國(guó)家的總體規(guī)劃。” 2018年2月，國(guó)家能源集團(tuán)牽頭，同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)鋼研、中船重工、國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)一汽、東方電氣、航天科技、東風(fēng)汽車、寶武鋼鐵、中國(guó)中車、三峽集團(tuán)等多家央企和科研機(jī)構(gòu)參與的中國(guó)氫能聯(lián)盟成立。國(guó)務(wù)院國(guó)資委主任肖亞慶，科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼（時(shí)任），工信部部長(zhǎng)苗圩，國(guó)家能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人等紛紛出席成立大會(huì)，規(guī)格不可謂不高。
國(guó)家能源集團(tuán)作為上述聯(lián)盟的牽頭方，總經(jīng)理凌文親自掛帥為氫能奔走呼號(hào)。毋庸置疑，名噪一時(shí)的中國(guó)氫能聯(lián)盟的首要任務(wù)就是說(shuō)服國(guó)家將氫能的國(guó)家戰(zhàn)略地位坐實(shí)。 余卓平告訴記者，在清潔能源行動(dòng)計(jì)劃里面，只是對(duì)氫能有所提及，但是沒(méi)有全面的布局。國(guó)家能源局現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越重視氫能，國(guó)家將很快做出最終的抉擇。 2017年，科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼指出：“在未來(lái)車用能源中，氫燃料與電力將并存互補(bǔ)，共同支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。” 2018年2月，財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，電動(dòng)汽車補(bǔ)貼退坡力度空前，續(xù)航里程短、能量密度低的踢出補(bǔ)貼隊(duì)伍。但是對(duì)于燃料電池汽車，補(bǔ)貼的力度并沒(méi)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(fù)刻電動(dòng)汽車的崛起之路。 2018年，有關(guān)氫燃料電池汽車“十城千輛”計(jì)劃的聲音越來(lái)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(yīng)用工程”，2009年提出，通過(guò)提供財(cái)政補(bǔ)貼，計(jì)劃用3年左右的時(shí)間，每年發(fā)展10個(gè)城市，每個(gè)城市推出1000輛新能源汽車開(kāi)展示范運(yùn)行，涉及這些大中城市的公交、出租、公務(wù)、市政、郵政等領(lǐng)域。 此前的“十城千輛”對(duì)于電動(dòng)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(lái)，燃料電池技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)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(xiàn)代Nexo也都是量產(chǎn)版氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車引發(fā)全世界的關(guān)注。 不同于國(guó)外，國(guó)內(nèi)推動(dòng)燃料電池汽車的發(fā)展重點(diǎn)在商用車市場(chǎng)并非是乘用車市場(chǎng)。余卓平解釋稱：“以公交車為例，因?yàn)橛泄潭ǖ倪\(yùn)行線路，所以一個(gè)加氫站便可以滿足一大批的車輛。但是對(duì)于乘用車，由于分散在各個(gè)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(dòng)力系統(tǒng)部分兩塊組成，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)從較為容易的輔助動(dòng)力系統(tǒng)部分入手，逐漸形成電堆技術(shù)的積累。 作為張家口市所有氫燃料電池公交車動(dòng)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(lái)即專注于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全新自主40千瓦、80千瓦的國(guó)產(chǎn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。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(nèi)部的輔助動(dòng)力系統(tǒng)，電堆，雙極板的核心由易入難，一步步深入核心領(lǐng)域。
與風(fēng)電、光伏不同，氫能在最開(kāi)始的階段雖然也吸引了數(shù)以千計(jì)的民企入場(chǎng)，圍繞氫燃料電池汽車的方方面面尋找機(jī)會(huì)，但是最引人注目的則是能源央企和國(guó)企的迅速入場(chǎng)。 除了上述國(guó)家能源集團(tuán)，兗礦集團(tuán)也發(fā)起成立了山東氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，山西同煤集團(tuán)也拋出了5000噸/年煤制氫項(xiàng)目。 2017年10月，國(guó)家電投研究院與遼寧省朝陽(yáng)市人民政府簽約共建氫能源產(chǎn)業(yè)基地，項(xiàng)目一期總投資11.3億元，其中便包括風(fēng)電制氫應(yīng)用示范及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；2018年3月，三峽集團(tuán)子公司三峽資本公司與美國(guó)普頓公司在濰坊高新區(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)簽署氫能產(chǎn)業(yè)合作協(xié)議，就制氫、儲(chǔ)氫和加氫先進(jìn)裝備的研發(fā)和生產(chǎn)達(dá)成一致意見(jiàn)。 伴隨著氫能發(fā)展持續(xù)發(fā)酵，這樣的消息屢見(jiàn)不鮮。 資料顯示，目前國(guó)內(nèi)氫氣主要有四個(gè)來(lái)源，即煤氣化制氫約1000萬(wàn)噸，天然氣制氫300萬(wàn)噸以上，石油制氫300萬(wàn)噸，工業(yè)副產(chǎn)氫約800萬(wàn)噸，電解水制氫100萬(wàn)噸。 從目前的氫氣獲取來(lái)看，大型能源國(guó)企的進(jìn)入是必然的。而作為氫能發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，尤其是加氫站，國(guó)家隊(duì)也已開(kāi)始入場(chǎng)。 國(guó)家能源集團(tuán)在成立氫能聯(lián)盟之時(shí)，便已將目光放到了氫能利用的各個(gè)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(chǎn)，該加氫站計(jì)劃安裝兩臺(tái)氫氣壓縮機(jī)，日加氫能力達(dá)到1000公斤。
而為了降低用地成本，油氫共建成為建設(shè)加氫站的重要形式，“三桶油”之一的中石化也已經(jīng)越來(lái)越多地參與進(jìn)來(lái)。 “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(wù)，擬規(guī)劃布局1000座加氫站或油氫合建站。截至2020年底，中國(guó)石化銷售有限公司累計(jì)開(kāi)展加氫站試點(diǎn)項(xiàng)目27個(gè)，加氫站點(diǎn)分布在廣東、上海、浙江和廣西等地。 目前，國(guó)內(nèi)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(lái)看，或許能夠更全面的發(fā)掘氫能的價(jià)值和潛力。 在國(guó)內(nèi)，以可再生能源為主的能源轉(zhuǎn)型已初具規(guī)模，但是由于以風(fēng)、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(duì)這一問(wèn)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(chǔ)存，從而促進(jìn)大規(guī)?？稍偕茉吹恼虾拖{。 從氫能優(yōu)良的存儲(chǔ)性能的角度來(lái)看，氫能還是長(zhǎng)期性的零碳季節(jié)性儲(chǔ)能的最佳整體解決方案。雖然蓄電池、超級(jí)電容以及壓縮空氣儲(chǔ)能也有助于實(shí)現(xiàn)電量平衡，但它們?nèi)狈鉀Q季節(jié)性不平衡所需的蓄電容量和蓄能周期。 相比通過(guò)長(zhǎng)距離電力傳輸會(huì)造成能量的損失，通過(guò)管道運(yùn)輸氫氣幾乎可以達(dá)到100%的效率。這種優(yōu)勢(shì)使氫能在大規(guī)模和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸可再生能源時(shí)非常具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。 在氫氣儲(chǔ)運(yùn)方面，目前氣態(tài)運(yùn)輸在技術(shù)上相對(duì)較為成熟。短距離的氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)一公斤氫氣在150公里的范圍內(nèi)運(yùn)輸?shù)某杀韭愿哂?元，這個(gè)成本在整個(gè)氫氣鏈條中占比大概10%，這是可以接受的。而對(duì)于氫氣的長(zhǎng)途運(yùn)輸，如果大規(guī)模執(zhí)行，不可避免地要談到輸送管道問(wèn)題。從初步的測(cè)算來(lái)看，氫氣管道運(yùn)輸整個(gè)的成本在2.5元左右，總地來(lái)講也是可控的。未來(lái)加強(qiáng)對(duì)液氫方面的研究和開(kāi)發(fā)也是非常重要的。
最為典型的日本，其實(shí)現(xiàn)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(yùn)輸成本，也在千方百計(jì)的發(fā)展儲(chǔ)氫技術(shù)，比如零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化運(yùn)輸，利用基于甲苯與甲基環(huán)己烷可逆反應(yīng)，以及氨、甲烷等能源載體的儲(chǔ)氫技術(shù)。 同樣是二氧化碳排放重要領(lǐng)域，工業(yè)過(guò)程中大量消耗天然氣、煤炭和石油等化石能源，產(chǎn)生了全球20%的二氧化碳排放，未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步，成本下降，氫能對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的脫碳同樣可以發(fā)揮重要作用。 事實(shí)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(jì)劃，也就是說(shuō)在提供電能的同時(shí)也提供熱能，滿足電力需求的同時(shí)將發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的熱能加以利用向用戶供熱。 在政府補(bǔ)貼的大力支持下，日本從2009年開(kāi)始推廣家用氫燃料電池系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用，2017年，日本共安裝了約25萬(wàn)套，成本進(jìn)一步下降。
2021年，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展或?qū)聪?ldquo;快進(jìn)鍵”。隨著國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)的實(shí)施，氫能綠色制取、安全致密儲(chǔ)輸和高效利用等關(guān)鍵技術(shù)將取得突破，產(chǎn)業(yè)自主可控程度有望提升；在應(yīng)用方面，隨著氫燃料電池汽車示范城市建設(shè)工作的啟動(dòng)，將有望帶動(dòng)燃料電池汽車推廣走出頹勢(shì)，同時(shí)，氫能在化工、鋼鐵等“難以減排領(lǐng)域”的應(yīng)用，也有望得到更多重視和發(fā)展。為更好地推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提出以下四方面建議： 首先，圍繞“碳中和”目標(biāo)制定出臺(tái)氫能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。2020年我國(guó)已向全球做出2030年前“碳達(dá)峰”和 2060年前“碳中和”莊嚴(yán)承諾，彰顯了構(gòu)建“人類命運(yùn)共同體”的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。作為全球最大的發(fā)展中國(guó)家和工業(yè)化國(guó)家，我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)難度更大、時(shí)間更短、挑戰(zhàn)更多。氫能具有的清潔、低碳、靈活等特點(diǎn)，能夠成為“難以減排領(lǐng)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(guò)程中予以高度重視。同時(shí)，氫能發(fā)展戰(zhàn)略也應(yīng)緊緊圍繞“碳中和”目標(biāo)來(lái)制定，確保氫能與現(xiàn)有能源體系更好融合、相互促進(jìn)、共同發(fā)展。 第二，加強(qiáng)國(guó)企與民企合作，共同打通氫能供應(yīng)鏈。我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)出國(guó)企和民企共同參與的局面。由于氫能產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在技術(shù)不確定性較大、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、社會(huì)認(rèn)知不充分等問(wèn)題，需要國(guó)企和民企各盡所長(zhǎng)，共同打通氫能供應(yīng)鏈。建議國(guó)企側(cè)重氫能供應(yīng)鏈中上游，即氫能資源開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等環(huán)節(jié)，為氫能“降成本”、提供基礎(chǔ)性公共服務(wù)等；民企側(cè)重氫能供應(yīng)鏈下游，即技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵材料設(shè)備制造等，特別是及時(shí)響應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)變化，與時(shí)俱進(jìn)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)路線。 第三，因地制宜、分型分策推進(jìn)氫能綜合示范區(qū)建設(shè)。近幾年，盡管全球很多國(guó)家對(duì)此都開(kāi)展了積極探索，但尚未形成“放之四海而皆準(zhǔn)”的發(fā)展模式。建議各地區(qū)、行業(yè)立足于氫能產(chǎn)業(yè)格局和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，綜合考慮資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、現(xiàn)實(shí)訴求等因素，選擇有代表性的地區(qū)、有所側(cè)重進(jìn)行示范，加快技術(shù)攻關(guān)、提升制造水平、創(chuàng)新體制機(jī)制，與燃料電池汽車示范政策形成互補(bǔ)、互促，共同探索氫能在我國(guó)的發(fā)展路徑、技術(shù)路線和商業(yè)模式，為氫能大規(guī)模融入能源生產(chǎn)和消費(fèi)體系，提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。 第四，積極開(kāi)展國(guó)際合作交流，樹(shù)立氫能發(fā)展“中國(guó)模式”。在積極應(yīng)對(duì)氣候變化、加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的背景下，我國(guó)已成為全球最活躍的新能源市場(chǎng)，氫能產(chǎn)業(yè)更是已開(kāi)始吸引全球頭部企業(yè)和高端人才團(tuán)隊(duì)集聚。未來(lái)，應(yīng)以可再生能源資源優(yōu)勢(shì)、巨大的終端應(yīng)用市場(chǎng)空間為依托，更加積極地開(kāi)展國(guó)際技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易合作，帶動(dòng)我國(guó)氫能技術(shù)快速提升，提高在國(guó)際氫能產(chǎn)業(yè)圈的影響力，保持在全球氫能產(chǎn)業(yè)的“第一梯隊(duì)”。
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