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作者: 記者 鄭金武 來源: 發布時間:2022-5-12 20:24:44
氫能產業迎來發展“東風”

   在全球應對氣候變化、加快能源轉型的大背景下,氫能作為一種低碳、高熱值、來源廣泛的清潔能源變得炙手可熱,世界主要發達國家紛紛出臺政策予以大力支持。

   2022年3月,《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規劃》)正式發布!兑巹潯诽岢,到2025年,我國將基本掌握核心技術和制造工藝,燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設一批加氫站,可再生能源制氫量達到10萬?20萬噸/年,實現二氧化碳減排100萬?200萬噸/年。到2030年,形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系,有力支撐碳達峰目標實現。

   “我國的氫能產業在碳達峰碳中和目標下方興未艾,已進入快速發展的窗口期,制定出臺這一《規劃》正當其時,將對我國氫能產業持續健康發展起到關鍵引領作用。”中國石油國家高端智庫研究中心專職副主任呂建中表示。

 

產業地位得以明確

 

   長期以來,我國一直擁有規模較大、基礎較好的“氫氣產業”,目前已是世界第一大氫氣生產國,氫氣作為化工原料氣體,廣泛應用于石油煉制、合成氨、甲醇等傳統產業。但因其易燃易爆的物理化學特性,人們更多關注其危險化學品屬性,而對其能源屬性認知不足。

   在呂建中看來,從氫氣到氫能,《規劃》首次將氫定義為一種綠色低碳的二次能源,明確氫是能源轉型的重要載體,這是具有革命意義的里程碑,需要配套與能源發展相適應的管理機制和技術創新體系。

   按照《規劃》,可再生能源制氫是主要發展方向,以電解水制氫為基礎的氫電互變技術,為可再生能源儲能提供了新的技術選擇,這也是實現可再生能源規;_發利用的重要技術路線,將成為氫能產業發展的重點方向。

   “長期來看綠氫是方向,而藍氫主要體現是資源的綜合利用。”同濟大學教授張存滿介紹,石油化工、煤化工甚至整個化工產業里,制氫是永遠離不開的;此前沒提出氫能概念時,從工業氣體的角度,我國也在積極發展制氫產業。

   張存滿認為,《規劃》鼓勵副產氫的就地利用,因為氫氣經濟性運輸半徑是有限的,有條件的地方可以上馬氫能應用項目示范。“國家鼓勵因地制宜,充分利用現有的副產氫,但不會鼓勵走化石能源制氫的路線,也不會書面提及,因為路線不對,本質上也不對。”

   此外,我國多地也紛紛制定氫能產業相關規劃、實施方案等政策文件,布局建設加氫站等基礎設施,推動燃料電池車輛等氫能多元化應用。

   “在氫能產業萌動之際,《規劃》的出臺符合業界期盼,為氫能科技創新和產業高質量發展指明了方向。”中國國際工程咨詢有限公司總工程師楊上明表示,《規劃》將對氫能產業的發展起到規范引領的作用,以避免各地的無序發展,并進一步彰顯氫能作為可再生能源高效利用重要載體、搶占未來科技發展制高點重要抓手的作用,對支撐實現碳達峰碳中和目標有重要意義。

 

“科技冬奧”帶動氫能應用

 

   在北京2022年冬奧會上,共有816輛氫燃料電池汽車投入使用,可謂是近年來對我國氫能產業發展和落地應用的一次集中“檢閱”。

   在河北張家口太子城服務區的加氫站里,氫燃料電池汽車駛入后,只需幾分鐘時間就能完成氫氣加注;一次加注,氫燃料電池汽車的行駛里程可達500公里。

   此前,由于技術、產業、成本等瓶頸性難題,我國氫能產業和氫燃料電池汽車發展并不盡如人意。“雙奧”的舉辦,極大助推了我國氫能產業和氫燃料汽車的長足發展和示范應用。

   2008年北京奧運會投入運行了3輛氫燃料電池汽車,并建成了我國首座車用加氫站,開啟了氫燃料電池汽車“從0到1”的示范。

   “北京2022年冬奧會,共計投入使用816輛氫燃料電池汽車,作為主運力開展示范運營服務。”北京市經信局汽車交通處副處長吳志全表示,我國已實現了氫能和氫燃料電池汽車“從1到100”的規;瘧煤彤a業化突破。

   技術和成本是氫燃料電池汽車走向規;瘧玫暮诵膯栴}。

   清華大學核能與新能源技術研究院研究員王誠表示,氫燃料電池成本由燃料電池堆、空氣供給系統、氫氣供給系統、冷卻排水系統及電能控制系統等部分組成。例如,電堆的催化劑普遍采用貴金屬鉑,技術難度高、產業化程度不足,導致電池總體成本較高,難以實現規;瘧。

   2008年,3輛氫燃料電池客車由福田汽車公司提供。而今年的北京冬奧會期間,福田汽車公司再次帶來了515輛氫燃料電池汽車。

   “福田汽車和豐田汽車、億華通公司三方共同合作,推出了可商用的系列氫燃料電池客車。”福田汽車歐輝客車事業部研發副總裁劉繼紅告訴《科學新聞》,這些氫燃料電池汽車不僅在延慶賽區閉環內使用,還在閉環外提供接駁運輸服務。

   “北京冬奧會為氫能和氫燃料電池汽車示范應用提供了世界級舞臺,是對我國氫能和氫燃料電池汽車全產業鏈的一次全面檢驗。”吳志全介紹。北京冬奧會上的氫燃料電池汽車,包括豐田全新Mirai第二代乘用車、首次實現本土研發及生產的豐田柯斯達中巴車以及豐田—福田首次合作開發的大巴車等。

   而氫燃料電池汽車的應用,也使交通領域加速走向零碳排放。例如,豐田Mirai乘用車每百公里可減少排放二氧化碳大約18.79公斤,豐田柯斯達中巴車每百公里可減少排放二氧化碳大約47.01公斤,豐田—福田合作開發的12米大巴車,每百公里可減少排放二氧化碳大約57.86公斤。

   “北京市兩個賽區投入312輛氫燃料電池汽車,自冬奧會2月4日開幕以來到2月14日,累計用氫約42.04噸,二氧化碳減排作用十分明顯。”吳志全表示。

 

產業鏈邁向自主可控

 

   “氫氣的供應鏈體系還不健全,制氫、儲氫、運氫沒有形成完備高效的供應鏈體系。”王誠認為,這是限制我國氫燃料電池汽車產業發展的又一大關鍵問題,規模、廉價的氫氣資源匱乏,制約了氫燃料電池汽車的規;瘧。

   2020年國務院辦公廳印發的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》提出,我國要提高氫燃料制儲運經濟性,因地制宜開展工業副產氫及可再生能源制氫技術應用,加快推進先進適用儲氫材料產業化,健全氫燃料制儲運、加注等標準體系。

   如今,“我國在氫能和氫燃料電池產業方面,已實現了制、儲、運、加、用的全產業鏈布局,氫能和氫燃料電池汽車創新鏈產業鏈實現了自主可控”,吳志全表示。

   在氫能源頭方面,2020年10月,環宇京輝京城氣體科技有限公司參與了由清華大學牽頭承擔的科技部國家重點研發課題“科技冬奧‘氫能出行’關鍵技術研發和應用示范”項目,主要任務是參與加氫站建設,并協助建立制、儲、運、加全供應鏈信息監控系統。

   “環宇京輝擁有煤、天然氣提碳制氫,氣態高壓儲氫,超純氫氣提純,副產氫提純等多項核心技術,所生產的氫氣純度高達99.99999%,氫氣年產能1200萬立方米。”環宇京輝京城氣體科技有限公司副總經理張巖向《科學新聞》介紹。環宇京輝還與京能集團合作,利用由光伏、風能等所產生的“綠電”進行氫氣的制取工作,實現“綠電制綠氫” 。

   而傳統燃油企業燕山石化也積極在制氫領域開展布局。在北京冬奧會期間,為保障氫源供應,燕山石化和環宇京輝的制氫能力達到7.2噸/天,為冬奧會氫燃料電池汽車提供了充足的清潔氫源供給。

   加氫站建設的流程也不斷優化。“加氫站屬于新生事物,安全等級要求較高,相關技術仍處于不斷發展完善階段。”吳志全表示,為確保加氫站安全穩定運行,國家明確了油氫合建站的審批流程,并創新了工作程序和工作方法,為今后加氫站的建設積累了豐富的經驗。

   示范應用也帶動了氫燃料電池汽車產業標準的極大進步。為實現氫燃料電池汽車在冬奧場景的使用,我國推動修訂了《燃料電池電動汽車加氫口》等多項標準。“這使我國氫能與燃料電池汽車產業往高端化發展。”劉繼紅表示。

   氫能產業也成為各地產業發展的重點。在北京,“正在落實氫能和氫燃料電池汽車產業發展規劃,積極推動京津冀燃料電池汽車示范城市群建設”。吳志全介紹,北京將圍繞“車用在哪、氫從哪來、技術如何突破、產業如何持續發展”四大關鍵問題,打造燃料電池汽車關鍵零部件和裝備制造產業集群。

 

加快技術自主創新

 

   氫能是一種技術密集型能源,有著極高的技術要求。近年來,我國在氫能技術方面雖然取得了顯著進步,但與美國、歐盟、日本及韓國等發達國家或地區相比仍有差距。

   呂建中表示,我國氫能產業的發展,要堅持創新引領、自立自強,以關鍵核心技術和裝備攻關為抓手,點面結合、以點帶面,構建氫能產業高質量發展格局。

   “例如在氫能制備、儲存、運輸、加注以及終端利用等產業鏈主要環節,我國都還有一定的差距;特別是基礎材料、核心零部件尚未突破技術壁壘,氫能制備儲運成本過高等問題,嚴重困擾氫能產業發展。”呂建中表示。

   因此,提高氫能產業發展質量,絕不能靠盲目上項目,更不能搞低水平重復投資,而要把技術創新放在首位,集中突破核心技術,增強全產業技術裝備自主可控能力,制定完善行業基礎標準,增強氫能產業鏈供應鏈的穩定性和競爭性。

   楊上明也指出,氫能產業是面向未來的戰略性新興產業,需要充分發揮我國完整的工業體系和能源體系優勢,堅持系統思維、久久為功,力爭在全球科技革命和產業變革浪潮中占據主動、贏得先機。

   新發布的《規劃》提出要推動可再生能源制氫。楊上明認為,中遠期要加快發展規;L電、光伏、水電等多種低碳能源制氫,提升制氫關鍵技術能力和裝備制造水平,逐步完善分布式制氫管理體制機制,探索靈活的價格機制,將清潔低碳氫能打造成氫源的主要構成,從源頭上保障氫能綠色低碳屬性。

   “要充分利用已有技術基礎,發揮氫能高品質熱源、高效還原劑、低碳化工原料等多重屬性,推動氫能在交通、冶金、化工等領域替代化石能源使用,降低二氧化碳排放。”楊上明表示,要加快新型儲能、分布式熱電聯供等核心技術自主研發,積極發揮氫能跨能源網絡協同優化作用,穩步有序推進氫能示范應用,促進能源電力領域深度脫碳,實現全面綠色低碳發展!

 

 

《科學新聞》 (科學新聞2022年4月刊 封面)
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