一文讀懂|國家能源集團(tuán)為什么要發(fā)展氫能?還有哪些企業(yè)正在謀篇布局?
2月11日,由國家能源集團(tuán)牽頭的中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京正式成立。氫能?氫燃料電池?這是什么東東?國家能源集團(tuán)為什么要
2016年12月
國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃(2016-2030年)》明確提出,把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點(diǎn)任務(wù);把氫的制取、儲運(yùn)及加氫站等方面的研發(fā)與攻關(guān)、燃料電池分布式發(fā)電等作為氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向;把大規(guī)模制氫技術(shù)、分布式制氫技術(shù)、氫氣儲運(yùn)技術(shù)、氫能燃料電池技術(shù)等列為創(chuàng)新行動。
2017年5月
科技部和交通運(yùn)輸部出臺的《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》明確提出,推進(jìn)氫氣儲運(yùn)技術(shù)發(fā)展,加氫站建設(shè)和燃料電池汽車規(guī)模示范,形成較完整的加氫設(shè)施配套技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系。
在國家政策的大力支持下,國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐明顯加快,多個地方都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)展積極性。
2016年8月
聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署在中國的首個“氫經(jīng)濟(jì)示范城市”項(xiàng)目在江蘇如皋正式啟動,目前如皋已擁有10余家氫能企業(yè)且發(fā)展態(tài)勢強(qiáng)勁。
2016年10月
位于廣東佛山(云浮)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園的新能源汽車生產(chǎn)基地投產(chǎn),年產(chǎn)5000輛氫能汽車;首批量產(chǎn)的28輛氫能城市公交車在佛山、云浮兩市運(yùn)行,率先在佛山、云浮搭建起氫能源城市公交示范推廣平臺。
2017年8月
位于河北張家口的中國首條自動化氫燃料電池發(fā)動機(jī)大批量生產(chǎn)線正式投產(chǎn),項(xiàng)目全部完工后,該基地燃料電池發(fā)動機(jī)年產(chǎn)能將可以達(dá)到一萬臺。
2017年9月
上海正式發(fā)布文件,規(guī)劃2020年建設(shè)5至10座加氫站,燃料電池汽車示范運(yùn)營3000輛;2025年建設(shè)50座加氫站,燃料電池車3萬輛;2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值3000億元。
2018年1月
武漢市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃建議方案出爐,對未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,列出時間表、路線圖。規(guī)劃建議方案顯示,3年內(nèi)將以武漢開發(fā)區(qū)為核心,打造“氫能汽車之都”,在研發(fā)層面實(shí)現(xiàn)制儲氫、膜電極、電堆等核心技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平;到2025年,力爭氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破1000億元,成為世界級新型氫能城市。
未來的氫能社會
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和氫能系統(tǒng)技術(shù)的全面進(jìn)展,氫能將在社會生活中被廣泛應(yīng)用,以下就是一幅簡筆勾勒出的未來氫能社會的美好景象:
家用燃料電池
1、建立居家小型電站,取消遠(yuǎn)距離高壓輸電,通過管道網(wǎng)送氫氣至千家萬戶。
2、家庭有能源供應(yīng)和回收的完善循環(huán)系統(tǒng)。
城鎮(zhèn)社區(qū)
1、布局氫能制取、加氫站點(diǎn)。(火力發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站、水利發(fā)電站、潮汐發(fā)電、核電站完成正常的電力供應(yīng)后,剩余電力用于電解水制氫,作為儲備能源)
2、氫能運(yùn)輸工具或?qū)S霉艿馈?/span>
3、城鎮(zhèn)社區(qū)有能源供應(yīng)和回收的完善循環(huán)系統(tǒng)。
交通工具
1、采用氫燃料電池的各種交通工具。(大巴、物流車、轎車、輕軌、航天、輪船,消滅了一切能源污染隱患和內(nèi)燃機(jī)車噪音源)

煤制氫:下一個10萬億元風(fēng)口?
中國電動汽車百人會論壇發(fā)表主題演講(節(jié)選)
中國工程院院士 干勇
中國工程院在十多年前提出了氫能社會的概念,我們對世界科技工程發(fā)展趨勢進(jìn)行了一系列討論,第一就是能源體系。凡是工業(yè)化國家,能源體系的建立非常重要,而中國的能源稟賦不好,所以結(jié)構(gòu)上有些問題。比爾蓋茨兩次到工程院不談計(jì)算機(jī),全部談能源,認(rèn)為十三億人口對整個地球的二氧化碳貢獻(xiàn)率太大,而且還有印度的十二億人口,所以能源今后必須要有變化。
化石燃料時代向綠色能源時代的轉(zhuǎn)變是必然的,主要是兩個轉(zhuǎn)變:一個是化石能源消耗向綠色能源再生轉(zhuǎn)變,另一個是從高碳燃料向低碳燃料轉(zhuǎn)變,所以本質(zhì)上是燃料的加氫減碳過程。全世界的電源40%是煤炭,而中國不一樣,中國70%是煤炭,核電占2%,太陽能占4.7%,風(fēng)電占9.3%,水電占20.2%,2016年用電量達(dá)16.5億千瓦,所以可再生能源的努力方面,中國政府成了全世界的動力站。
2012年到2015年我國可再生能源的投資大大超過美國,約為3150億美元,同期可再生能源容量變化占到全世界的44%,達(dá)到177GW;2016年發(fā)展速度相比2017年更快。歐共體的統(tǒng)計(jì)顯示,今后中國每個小時安裝2個風(fēng)電機(jī)組、7000個太陽能電池板,到2020年的增長速度是272%。歐盟的發(fā)展只是我們的零頭,因?yàn)樗麄兊陌l(fā)展已經(jīng)很快了,每年增長20%,我們將會達(dá)到272%。
風(fēng)電和光伏的問題在于其不可預(yù)測性,所以肯定要儲能一部分,不可能全部上網(wǎng)。氫能具有投入成本低、環(huán)境友好等特征,而且可以永久儲存、傳輸?shù)饺魏蔚胤?。人類每一次的能源變革都是提升減碳加氫、提升能量密度的過程。古代燒木材能量密度只有每公斤0.13兆焦,現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)煤、天然氣直到氫氣,能量密度最高達(dá)到了140兆焦,應(yīng)該說氫能源是非常理想的清潔能源,但屬于二次能源,所以關(guān)鍵是要降低成本,而且技術(shù)路徑要重新設(shè)定。
氫能的重要作用是可再生、高能、高效的能量載體,存儲轉(zhuǎn)換非常自如,而且是零排放?,F(xiàn)在整個央企已經(jīng)開始行動,特別是以神華國際能源投資集團(tuán)在氫能和燃料電池領(lǐng)域做了四個方面的大布局:明確了可再生能源制氫的任務(wù),包括投入氫氣運(yùn)輸、存儲和加速的各種裝備的基礎(chǔ)建設(shè),也包括燃料電池,但他們的目標(biāo)不是發(fā)展燃料電池,而是支持下游用他們的氫發(fā)展燃料電池,自己只是參股?,F(xiàn)在最低成本的氫是0.77元/立方米,0.87元/公斤,大大低于國際上的平均制氫成本,也是非常便宜的。
氫能將成為傳統(tǒng)能源的核心,有助于實(shí)現(xiàn)規(guī)?;脑妇埃蛟煲涣鞯那鍧嵞茉垂?yīng)商,整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)顯現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)化途徑、模式、方向,包括商業(yè)模式都已經(jīng)開始了,可再生能源制氫也好、煤制氫也好、各種制備出來的散氫都要集中起來,這是一個大的產(chǎn)業(yè)鏈。不光是氫能源電池利用,包括分布式發(fā)電、二氧化碳合成的化學(xué)用品等等。發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路,人類必須向這條路上走。利用氫能,人類社會的生產(chǎn)發(fā)展方式可以發(fā)生一個很大的變革,獲取方式多元化,所以成本正在變得越來越低,下游使用的當(dāng)然是燃料電池。
2020年到2050年,我國的風(fēng)電和光電的裝機(jī)容量非常高,達(dá)到2-4億千瓦,但是上網(wǎng)率再怎么提高也有20%,需要儲能。如果要把這些消化掉,需要建將近400座儲水水庫,破壞生態(tài)、成本巨大。如果我們用電和氫來做儲能的載體,這將是投資成本低、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)的一種方式,推動了燃料電池汽車、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供和無人機(jī)等領(lǐng)域,所有裝備都使用氫能,氫動力將成為一個主動力。歐洲率先開始了可再生能源制氫,用天然氣管網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)輸,最大的運(yùn)輸量是20%。天然氣管網(wǎng)當(dāng)中運(yùn)輸密度不一樣,出來以后再吸附,完全可以把它分開。當(dāng)前全世界都開始注意到了氫能的發(fā)展,也成為了國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分,而且燃料電池技術(shù)趨于成熟,步入了商業(yè)模式創(chuàng)新與批產(chǎn)階段,也要感謝一直致力于燃料電池工程化、產(chǎn)業(yè)化的國外企業(yè),他們重視氫能源電池的開發(fā)推廣應(yīng)用,電池產(chǎn)品的出貨量加速增長進(jìn)入商業(yè)化階段,分布式發(fā)電也小規(guī)模商業(yè)化,特殊用途的燃料電池早期市場已經(jīng)開始形成,這些都顯現(xiàn)出了氫能利用的產(chǎn)業(yè)鏈開始壯大。
剛才說過,我們的條件非常好,因?yàn)槲覀兊墓夥L(fēng)電規(guī)模大,所以我們的儲能上不了網(wǎng)的部分就可以用于制氫。而且我國風(fēng)光資源與天然氣的管網(wǎng)匹配性好、容量大,所以很厲害。我國在家電、發(fā)電制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模均居世界首位,這為發(fā)展燃料電池分布式供電提供了巨大的市場和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。煤制氫的水平和國外完全相當(dāng),而且制氫規(guī)模居世界首位。2012年我們的制氫量達(dá)到1600萬噸,相當(dāng)于8000萬輛燃料電池汽車的消耗量,系統(tǒng)儲氫能力也會上來。
燃料電池的原理大家都很清楚,特別是自制燃料電池為主。催化劑的成本占了將近70%,雙極板已經(jīng)完全工業(yè)化,而且我們用鈦合金和不銹鋼的雙極板代替石墨,性能非常優(yōu)越,而且現(xiàn)在是供給美國。我們國家的自制膜是最難的,東岳的自制膜在國際上處于一流方陣,和美國的戈?duì)柟静⒘?,所以自制膜的問題也要解決。電解質(zhì)要用很多的鉑,這些鉑從哪里來?都要進(jìn)口。但是現(xiàn)有的燃油和燃?xì)馄嚦S玫膬艋b置用的鉑量比這還高。一旦用新能源代替,鉑不會增加,只會減少。
現(xiàn)在鋰動力的碳酸鋰和高純球狀石墨的需求量巨大。去年石墨漲了10多倍的價格,碳酸鋰價格從4萬元漲到不到10萬元,還有鈷。材料部件的應(yīng)用國內(nèi)已經(jīng)普遍開展。國家科技部已經(jīng)把其列為重點(diǎn)專項(xiàng),包括四個課題:車用燃料電池發(fā)動機(jī)平臺設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證、燃料電池發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件與系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、大功率燃料電池電堆技術(shù),現(xiàn)在已經(jīng)全面鋪開,還有儲氫的系統(tǒng)開發(fā)。我們的固態(tài)儲氫水平現(xiàn)在上升得很快,特別是儲氫合金的稀土材料以后會降低成本,安全方便。
燃料電池汽車的性能大家都很清楚了,豐田Mirai續(xù)航歷程可以達(dá)到650公里,加氫的時間只要3分鐘,而且成本也很低,每千瓦時2500-3000元,也可以降到1瓦/元以下,最后在電池成本上氫氣瓶如果成本降到3.5萬元的話,三種電池動力成本已經(jīng)相差不大了,百公里的續(xù)航里程1公斤氫就可以達(dá)到100公里,而電要18度電才能100公里,這會增加100公斤電池的重量,氫燃料的輕量化作用也體現(xiàn)了。
我國前一段時間對燃料電池市場預(yù)估,美歐日中美國動作也是很快的,加州每50公里就有1個加氫站,2020年就是22.5萬個左右。如果電力技術(shù)再突破,折合成人民幣是7萬。歐洲地區(qū)燃料電池客車的計(jì)劃包括加氫站的建立已經(jīng)有106座,現(xiàn)在還在增加,日韓當(dāng)然動作更快,特別是豐田、本田、日產(chǎn)和現(xiàn)代汽車。本田的新車銷售只有37.8萬元,如果得到補(bǔ)貼是27.1萬元人民幣,續(xù)航里程達(dá)到650公里。
我國發(fā)展燃料電池的基礎(chǔ)也很好,特別是很早就形成了以大學(xué)研究院為主體,特別是同濟(jì)大學(xué)等等,科技部萬鋼部長也是搞燃料電池的,科技部原部長、中科院院士徐冠華之前就布局了燃料電池總體攻關(guān),后來有一段時間減弱了,最近又把燃料電池和氫能利用作為重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn),國家到地方政府都已經(jīng)開始重視。現(xiàn)在我國燃料電池開發(fā)出了20千瓦、50千瓦、60千瓦和110千瓦的產(chǎn)品,很多技術(shù)都正在成熟。我們的基礎(chǔ)很好,上汽又推出了兩款產(chǎn)品,而且已經(jīng)訂貨,包括中航十五所、山東濰柴、中車燃料電池生產(chǎn)全部下線,2017年4月累計(jì)生產(chǎn)的燃料電池接近700個。
制氫、儲氫、運(yùn)氫、加氫是一套新的配套系統(tǒng)工程。改變傳統(tǒng)的工程、配套設(shè)施跟進(jìn)這種發(fā)展模式不行,必須至少是同步,最好是先布局供氫體系?,F(xiàn)在整個上海一個大區(qū)域布局了燃料電池的發(fā)展規(guī)劃,特別是最近山東在打造170平方公里的中國氫谷,包括研發(fā)中心已經(jīng)開始。山東有特殊情況,要考慮副產(chǎn)氣體的回收、電解鋁、交流煤氣等大量放空氣體,交流煤氣相當(dāng)于富余了87萬噸氫,所有的公交車都可以用上,每年合成提純回收氫氣,資源優(yōu)勢是非常好的。風(fēng)電、光伏電池和可再生能源也非常厲害,完全可以拿來制氫,就是在棄風(fēng)棄光的條件下。
所有傳統(tǒng)制氫企業(yè)非常強(qiáng)大,東岳集團(tuán)成功地研發(fā)了燃料電池膜,這是國內(nèi)僅有的一家,國際上進(jìn)入了并列第一,還有濰柴集團(tuán)投了500億元在搞氫能源發(fā)動機(jī),青島的中車集團(tuán)包括電控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)都已經(jīng)開始。山東最有特點(diǎn)的是它的高速公路,120個高速公路服務(wù)站都可以建立加氫站,所以回收氫、儲氫和運(yùn)氫可以系統(tǒng)進(jìn)行。這為發(fā)達(dá)的物流專用氫燃料電池車創(chuàng)造了條件。工程用車、專用物流車是一個巨大的汽車市場,山東一個區(qū)域按照氫氣的要求制氫、運(yùn)氫、儲氫、加氫的標(biāo)準(zhǔn)先行先試,每個站估計(jì)占用2000平米,投資1000萬元,能儲存100公斤以上。
目前山東結(jié)合高速服務(wù)區(qū)的全省的加氫站網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始布局,并開始打造中國氫谷,要設(shè)立500萬元的中國氫谷創(chuàng)新發(fā)展基金,打造氫能源的運(yùn)營示范區(qū)規(guī)劃,現(xiàn)在已經(jīng)開始頂層設(shè)計(jì)。這不是以一家企業(yè)為主體,而是一個整體的規(guī)劃,這樣氫能源和燃料電池的企業(yè)才能健康發(fā)展。中國山東輕軌建設(shè)計(jì)劃一期總體投資是到2017年422億元,2020年達(dá)到1000億元,制定了十年和十五年的發(fā)展目標(biāo),和深圳簽訂了氫能源產(chǎn)業(yè)園和商務(wù)區(qū)三位一體的協(xié)議書。
二十一世紀(jì)是一個氧時代,十九世紀(jì)就提出氧氣轉(zhuǎn)入,但是十九世紀(jì)的氧氣就像現(xiàn)在的氫氣一樣成本高,大家都認(rèn)為有危險性,但是二十世紀(jì)中期以前我們把所有的氧氣技術(shù)都攻破了,氧氣非常廉價,現(xiàn)在氧氣放在床邊我們也不會擔(dān)心。二十一世紀(jì)進(jìn)入氫時代是肯定的,剛剛過了十七年,還有八十三年,估計(jì)到二十一世紀(jì)中期,整個氫氣技術(shù),就是制氫、儲氫、加氫、運(yùn)氫都會完全成熟,所有標(biāo)準(zhǔn)都會出來,運(yùn)輸材料和危險性并不比油氣和液化天然氣更大,反而更簡單。
2050年我們將會迎接氫能時代的到來,形成10萬億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,這是一點(diǎn)都沒有問題的。煤的最佳應(yīng)用方式就是變成氫,當(dāng)然也可以煤制油,但是煤制氫將會作為新能源的一個重頭戲。我們已經(jīng)開始迎接制造業(yè)強(qiáng)國之夢,在綠色制造當(dāng)中把整個能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

責(zé)任編輯:李鑫
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