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未來能源的主角會是“氫”嗎?
來源:四川日報 更新時間:2019/5/30 11:47:19   
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原標題:未來能源的主角會是“氫”嗎?

氫能是氫在物理和化學變化過程中釋放出來的能量

●如果制氫實現清潔環??沙中?,那么氫能的生命周期將是一個清潔環保的閉環

●氫能可將太陽能、風能等不穩定的可再生能源儲存起來,是一種優秀的儲能介質

●氫燃料電池系統是目前已知的氫能最佳利用方式

氫能是氫在物理和化學變化過程中釋放出來的能量,是一種綠色、高效、安全、可持續的二次能源,被視作21世紀最具發展潛力的清潔能源。

按照能源的發展趨勢預測,氫能將是重要的能源形式。從人類能源的發展史梳理,從不發達的牲畜糞便、秸稈茅草到石油、煤炭、天然氣能源,我們可以看到能源的形式是由固體逐漸向氣體轉變,可以預見未來氫氣將和天然氣一樣,成為重要的能源形態。

氫能具備清潔優勢。從生命周期的角度來看,氫能的來源就是氫氣,那么只要有太陽能、光能、核能等綠色清潔的一次或二次能源就可以制成氫氣,最后通過反應產生氫能。如果制氫的來源實現了清潔環??沙中?,那么氫能的生命周期將是一個清潔環保的閉環。另一方面,氫能在儲能方面,可實現持續供應、遠距離輸送、快速補充,氫能可以將太陽能、風能等不穩定的可再生能源儲存起來,是一種優秀的儲能介質。再從利用應用端來看,氫能既可以通過燃燒產生熱能,在熱力發動機中產生機械功,又可以作為能源材料用于燃料電池直接產生電能,其發電效率普遍高于目前其他能源轉化率,可為燃料電池車、分布式發電設施提供動力,或轉換成固態氫用作結構材料。優質的儲能特性和高效利用讓氫能成為未來重要的能源形式。

氫能產生的方式主要是燃燒和燃料電池中的電化學反應,其中燃料電池系統,具有高效、安全、清潔等優勢,被譽為是氫能最佳利用方式。并且隨著技術不斷突破和成熟,氫燃料電池技術已大面積普及,并在多個應用領域進入商業化運營階段,為氫能的利用運作提供了技術支持和保障。

全球氫能開發已進入商用階段

●交通領域是全球氫能技術應用的“領頭羊”

●今年我國首次將氫能源發展寫入《政府工作報告》

●我國已基本掌握氫氣制備、儲運、加注等環節的部分關鍵技術

全球多數發達國家,都將氫能看作戰略性能源,從支撐未來發展的戰略高度推進氫能產業。早在20世紀70年代,美國就成功地將燃料電池應用于雙子星五號太空船和阿波羅號宇宙飛船上,成為第一個實現氫能源技術應用的國家。不過,20世紀末期至21世紀初期,因成本問題,氫能源技術的發展近乎停滯,直到2014年,日本在氫燃料電池技術上取得突破,實現了氫燃料電池乘用車商業化運用。加上石油、煤炭等一次能源的儲量逐漸減少導致能源緊缺,各國構建“氫能社會”的愿景又掀起了一股熱潮。

目前,氫能產業已經進入高速發展階段,全球發達地區重要發展戰略規劃有:美國計劃2030年部署超過10萬輛燃料電池貨車,2040年全面實現“氫經濟”目標;歐盟以實現2050低碳經濟戰略為目標,計劃2025年基本實現燃料電池商業化應用,建立相對完善的分布式氫能基礎設施體系;日本致力于打造“氫社會”,計劃2020年擁有4萬輛燃料電池汽車,2025年燃料電池在家庭發電、汽車出行等領域實現商業化應用;韓國政府2019年發布氫能經濟發展路線圖,計劃到2040年氫燃料電池汽車累計產量由目前的2000余輛增至620萬輛,等等。

從全球氫能產業發展看來,氫能開發利用進入商業化應用階段,已在交通、發電、軍事、航天等領域實現氫能及燃料電池技術產業化突破,其中燃料電池電堆成本、功率、可靠性、耐久性及環境適應性等指標已達到商業化應用水平。從國家層面來看,日本是氫能源發展最為積極的推動者;從市場實踐層面來看,交通領域是全球氫能技術應用的“領頭羊”。

我國的氫能開發和利用已上升為國家戰略。2012年,國務院發布《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》,明確提出“燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展”的戰略目標。近年來,國家從戰略、產業結構、科技等方面相繼發布了《國家創新驅動發展戰略綱要》《“十三五”國家科技創新規劃》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》《汽車產業中長期發展規劃》等一系列政策,將氫能的綜合利用作為重點發展方向,引導并鼓勵發展氫能及燃料電池產業。同時,包括山東、江蘇、武漢、張家港、如皋等省、市、縣,也紛紛發布了氫能發展規劃,促進氫能產業的差異化發展和快速推進。2019年《政府工作報告》提出,“推動充電、加氫等設施建設”,首次把氫能源寫入《政府工作報告》。

我國氫能發展具備產業基礎,具有較大發展潛力。氫能及燃料電池產業鏈包括制氫、儲存、運輸、氫燃料電池以及應用環節。從技術積累方面看,我國已基本掌握了氫氣制備、儲運、加注等環節的部分關鍵技術。其中,天然氣重整制氫和電解水制氫技術具有一定優勢;燃料電池膜電極、雙極板等零部件已實現國產化;燃料電池商用車具備較強研發制造能力。而產業基礎方面,我國產氫規模全球第一,全球最大的質子交換膜燃料電池發電項目投入示范運營,全國氫燃料電池汽車累積銷量已超2000輛……政策的導向,已有的技術和產業儲備,為國家發展氫能及燃料電池產業奠定了堅實的基礎,中國或將成為全球最大的氫能及燃料電池產業市場,具備較大發展潛力。

我國氫能產業發展面臨的主要問題

●國內將氫氣作為?;飯芾?,尚未納入能源產品管理

●氫能發展的頂層設計和管理體系有待清晰和完善

●制氫和加氫成本高,經濟效益差

近年來,隨著政策的引導、技術的更新突破、產業構建的逐步完善,我國氫能及燃料電池產業取得了一定的成績,但與發達國家還存在一定差距,特別在核心關鍵部件、性能參數指標等方面的問題亟待解決。

社會認知和發展理念亟待統一。當下,社會各界對氫能的認知程度差異較大,部分政府、企業和群眾對氫能還沒有客觀、全面的認識,在產業導入初期,政策導向和發展方向還不明確,導致落地項目的產業發展阻力較大,制約著氫能的廣泛利用。目前,國內將氫氣作為?;飯芾?,尚未將氫氣納入能源產品管理,導致制氫、加氫和加氫站建設等環節相關標準和管理辦法還不夠明確和統一,產業的發展制度保障還不完善。

頂層設計和管理體系有待清晰。目前在國家層面,還沒有專項的氫能發展規劃,缺乏專職機構統籌管理,關于氫能發展和推進時間進度表還不清晰,相關配套標準和管理辦法還未發布,如氫氣價格、燃料電池補貼等相關政策還遲遲未出臺,氫能發展的頂層規劃和設計亟待完善。

氫能產業發展多數處于示范階段,基礎數量嚴重不足和區域分布不均衡。加氫站數量是衡量產業發展的重要參考指標,目前國內運營和在建的數量還不多,而且主要分布在長三角、珠三角和京津冀,配套設備也還處于示范階段。另一方面,對于氫燃料電池的應用多數處于商用車的領域,還有較大提升空間,數量分布不均衡,區域均衡發展的難題還需跨越。

產業發展的經濟效益亟待改善。從產業鏈來看,氫氣的價格成本還居高不下,氫能產業處于商業化前期,尚難通過規?;檔橢魄獬殺?。同時,加氫站建設成本也較高,投入回報率低,不具備經濟效益,推行難度較大。并且在燃料電池環節,產業化尚處于早期,經濟性短板突出,主要是氫能及燃料電池部分關鍵零部件、核心原材料環節上國產化缺失,進口依賴度高,導致價格居高不下。在應用環節,氫燃料電池車輛主要還依靠政府補貼,應用端生命周期的購置成本、運營成本和處置成本也亟待降低。

構建氫能美好未來的幾點建議

●加快制定完善發展規劃,細化落實支持政策

●加速推進氫能及燃料電池產業示范應用

●重點培育具有自主核心技術的企業

做好頂層設計和規劃。規范氫能管理和運營,鼓勵引導氫能及燃料電池產業有序發展。建議成立專職機構負責推進氫能及燃料電池產業,加快氫能基礎設施建設總體規劃,完善加氫站建設的審批管理辦法等支撐性政策,破除制約氫能及燃料電池發展的政策壁壘。

加速推進氫能及燃料電池產業示范應用。產業初期發展離不開政策的引導和政府的支持,從全球發達國家的成功經驗來看,加大扶持力度,合力破解發展難題,是加快產業化進程的重要措施。建議大力推廣氫能及燃料電池技術在交通運輸、儲能發電等領域的示范應用,推動氫能及燃料電池裝備制造業發展,讓更多具有自主知識產權的企業參與到示范項目中來,讓示范項目規模更大,覆蓋面更廣,促進技術落地和升級,推動產業從示范階段快速過渡到商業化階段。建議加快制定配套扶持政策、專項獎勵等辦法,完善相關規定,杜絕騙補行為,讓產業健康良性發展。

合力攻破成本難題。從產業發展的角度看,解決成本的路徑主要有規?;凸?。而規?;氬搗⒄怪涫且桓雋夾匝返墓?,只有產業良性發展,才能規?;蠓檔統殺?,進而推進快速市場化。建議重點培育具有自主核心技術的企業,支持其攻克關鍵零部件難題,加快產業國產化,將核心技術真正掌握在自己手中,同時也加強對外合作和技術人才引入,實現開放發展。

做好氫能科普工作。以論壇、峰會、氫能主題日、氫能展廳、科普講座等多種形式,讓社會各界認識氫能并理解發展氫能的重要性。建議多層次、高頻率宣傳氫能產業,讓更多的人理解并參與到氫能發展中來。

(作者系東方電氣(成都)氫燃料電池科技有限公司總經理)

 

 



責任編輯:cprpu
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