人気ブログランキング |
ブログトップ

こにし

sxcn.exblog.jp

郑丹【下一站,氢123】

  氢,清洁低碳、优势显著。但若想与油、气相争,则需解决制氢来源和成本等问题。
 
  人类对社会进步与发展的追求永无止境。对能源的探求也是如此。
  曾经,对石油或将枯竭的恐惧使人类把目光转向天然气和可再生能源。对零排放清洁能源的渴求又使电上升为能源互联的主角。
  然而,江湖总有英豪,后浪总推前浪。
  这一回,把众人的眼球吸引过来的是——氢。因为它清洁低碳、优势显著,是人类实现零碳社会的理想能源伴侣。更让人青睐的是,作为交通燃料,它比油气更低碳,比电更易加注且极其快速。这也注定了即使在这样一个能源多元化的时代,氢也不会被埋没。
  “作为极具发展潜力的未来能源,发展氢能恰逢其时。”中国工程院院士、中国石化集团原副总经理曹耀峰表示。
 
氢能一出谁与争锋
 
  目前,对于氢有许多说法。有人认为它是人类社会的“终级能源”,有人说它是“基础能源”。虽然上述说法仍存争议,但这体现了人类对氢能源的深厚寄望。与此同时,不免让人产生一种疑问:氢,到底是何方神圣?
  先看一则笑话。
  一天,煤、石油、天然气、太阳能、水能、风能等与氢在一起开会。说到污染,煤和石油不说话了;说到零排放,天然气低下了头;说到储运,风、光、水出去打电话了。会议结束时,电动汽车说:“我先走了去充个电,半小时后还有个会。”氢能源车说:“不着急,我加氢3分钟就好。”
  资料显示,氢是一种资源丰富、绿色高效的二次能源,具有已知所有能源无可比拟的优势和特点。
  曹耀峰表示:“氢的来源比较广泛,煤、天然气、石油、工业副产物、电解水都可制氢。特别是在传统炼油化工过程中可产生大量的副产氢。氢的能量密度高,是木材的1000倍、煤的6倍、汽油的3倍、天然气的2.5倍左右。”
  国家能源局信息中心副主任何勇健指出:“氢能是实现我国可再生能源大规模跨季节储能的最佳整体解决方案。可再生能源的随机性、间歇性、低能量密度、空间分布逆向性等缺陷,氢能都能很好地去弥补。在这个转型路径中,氢能将扮演大规模储能介质和清洁二次能源的双重角色。”
  从氢燃料的用途看,可以以燃料电池的形式广泛应用于汽车、卡车、火车、轮船和飞机上。
  随着新能源技术的快速发展,汽车动力燃料正从单一的成品油向更清洁、更环保的绿色能源过渡。作为交通燃料,氢比油、气更低碳,比电加注更为快速。此外,由于氢燃料电池具有重量较轻的特点,因而更加适用于中型、重型卡车和长距离运输。
  “现阶段,氢能清洁低碳的优势用于交通运输领域最为现实和可行。”中国工程院院士、国家能源专家委副主任杜祥琬表示。
  2018年5月11日,李克强总理访问日本时,在丰田公司一款名为“Mirai”的氢燃料电池汽车前伫足,立即吸引了国内无数眼球的关注。
  据媒体报道,“Mirai”是丰田在2016年正式推出的第一代氢能源汽车。它不用汽油也不用锂电池,而是使用液化氢气作为动力源。由于氢气与氧气的合成反应,它排出来的不是尾气成分而是清水,从而实现零排放、零污染。而且,一次充气3分钟左右可以行驶650公里。
  日中氢能合作协会会长李扩建介绍了提出打造“氢能经济社会”的日本的发展现状,在率先研发氢能小汽车之外,还制造出一系列“氢家族”产品——以氢能源为动力的巴、大小型卡车、铲车、垃圾回收车、电力自行车等。根据JR东日本铁路公司的计划,2021年将开始使用氢燃料电池的新型电动列车,到2024年才将列车商业化。
 
发展氢能恰逢其时
 
  世界能源发展史,是一部逐步走向清洁低碳和可持续发展的历史。
  在中国石化经济技术研究院专家罗佐县看来:“当前需要更多绿色低碳用能渠道,提升终端电气化比重,抑制化石能源消费。正是世界能源转型这样一种大趋势,为氢能发展提供了广阔空间。”
  “十三五”以来,我国能源发展愈发重视低碳化和绿色化。可再生能源、天然气、电、乙醇汽油、生物柴油等多种能源遍地开花,纷纷在能源大舞台上展示出发展潜力。
  “尽管能源调整的步伐在加快,2013年以后,我国煤炭消费量以及一次能源占比均出现下降,但是煤炭一次消费占比仍然在60%左右,能源消费结构调整压力较大。”曹耀峰指出。同时,“作为受气候变化不利影响最显著的国家之一和全球温室气体排放量最大的国家,我国面临着较大的温室气体减排压力。因此,必须加快构建以低碳能源为主的能源体系。”
  放眼全球,经济的发展和社会的进步并没有让这个世界增添更多的平静。反之,世界愈发复杂多变,不确定因素层出不穷。在错综复杂的国际形势下,我国面临着日益严峻的能源安全危机。2018年,我国的油气对外依存度分别攀升至接近70%与45%,这是历史上的最高水平。把能源安全牢牢把握在自己手里的紧迫性从未这般强烈。
  “随着中美贸易摩擦不断升级,单边主义和贸易保护主义抬头,地缘政治更加复杂,能源安全形势愈发严峻,急需构建多元化能源供应体系。”曹耀峰如是指出,“在这种形势下,作为极具发展潜力的未来能源,发展氢能恰逢其时。”
  “立足战略高度,发展氢燃料电池产业有利于国家安全。”杜祥琬指出,“这包括能源的供需安全、能源环境安全和气候安全。”
  我国发展氢能的战略意义明显。那么,大规模制氢在我国是否可行?
  “中国发展氢能符合国情要求,氢能在国计民生各领域有着广泛的应用。”曹耀峰表示。在他看来,不管是制氢的产业链,还是储氢的产业链,还是用氢的产业链,方方面面,氢在我国国计民生各个领域都有一定的市场。而且,氢能与传统油气产业链的关系十分紧密,与石油石化行业的契合度极高。
  作为我国最大的炼化产品生产销售企业和一体化的能源化工公司,中国石化提供了全国1/3的化工产品、60%的油品需求。在氢能产业发展上,中国石化具有独特优势,包括资源规划、炼化生产(制氢用氢、副产氢)、油气储运及零售终端建设、运维等多方面的技术基础与整合优势。
  除工业副产氢外,我国广袤的西部地区有大量的风光资源,人口稠密的东部沿海地区有丰富的水资源,如果充分利用于发展氢能,前途无限光明。
  这也解释了“氢能热”为什么能在我国迅速燃起。据悉,全国已有超过20个城市出台相关产业规划,已经建设或规划中的氢能小镇近30个,绝大多数诞生在近一年的时间里。
  “目前,工业副产氢再加上弃电的可再生能源(电解水)制氢这两个渠道来源的氢已经很不少了。根据目前的研究,发展氢燃料电池也是足够的。将来的发展,会需要更大规模的氢。更大规模的产氢应该立足于可再生能源等非化石能源制氢,做到全产业链从头到尾尽量没有排放。”杜祥琬说。
 
石油企业先行一步
 
  大趋势当前,石油企业拓展多元化能源的脚步深入至氢领域。在这个过程中,石油企业与汽车企业的合作研发以及合作建站成为特点。
  有超过40年制氢经验和超过10年加氢站运营经验的BP在1978年申请了第一个氢燃料电池相关专利。BP同戴姆勒克莱斯勒、福特公司合作研究先进燃料电池技术,并在北京建成了中国第一座加氢站。
  壳牌2016年成功开发了液氢运输船,将澳大利亚丰富的低质褐煤转化为氢气,液化后船运至日本。2017年2月,又与丰田合作在加州建造了7座加氢站,并计划2030年前在英国投资加氢设施。
  “从趋势来说,越来越多的国家、企业、部门认识到发展氢能产业是一个趋势和潮流。总体判断,除非储能电池电动车、超级电容替代产品和技术取得重大突破,氢能产业发展的大势是不可逆转的。”北京清洁燃料协会会长、北京邮电大学教授张永泽表示。
  中国的油企也敏锐地捕捉到氢产业发展的信号。与充电站的悄然布局相比,这一次,国内石油石化企业的行动颇为“高调”。
  7月1日,国内首座油氢合建站——中国石化佛山樟坑油氢合建站在广东建成。
  这是全国首座集油、氢、电能源供给及连锁便利服务于一体的新型网点。樟坑油氢合建站日加氢能力达到500kg,主要服务周边使用氢燃料的公交线路及物流运输车队。来这里加注氢燃料的公交车只需4分钟即可完成加注,续航里程达300公里。
  从页岩气、地热到氢能,作为央企节能减排先锋的中国石化一直在为社会提供丰富多样的清洁能源和绿色产品,推动能源供给侧结构性变革。
  中国石化集团销售有限公司副总经理张毅表示:“公司正在加快构建‘油气氢电非’融合发展的高价值生态圈,推进油气传统能源向综合能源供应升级。”
  据悉,中国石化下一步将全面推进氢能源的相关工作,包括建立专门办事机构,统筹规划启动整体布局,并对燃料电池开展相关研究。目前,已确定了10座加氢站的选址。
  “传统油气企业要落实国家新能源战略,成为新能源产业的参与者、推动者和引领者,推动能源供给侧变革。”曹耀峰指出,“中国石化在发展氢能产业方面具有优势:强大的制氢能力、成熟的能源安全管理经验、全面的网络站点体系。”
  目前,欲进入氢加注产业链的企业普遍认为建站寻址难,而中国石化可依托遍布全国的3万余座加油站在现有网络基础上构建国内最大的加氢网络。专家认为,这不仅能建立起在氢能产业市场的独特竞争优势,而且能对我国氢能汽车产业的加快发展起到巨大的引领推动作用。
  试水氢能源,国内油企在不同地区开展了各种合作,对象包括当地政府部门、公交系统、氢能源企业和汽车企业。
  张毅表示:“我们优先关注京津冀、长三角、珠三角和海南四个地区。在这四个地区,中国石化的氢气产量比较丰富,相应的加油站配套设施网络比较健全。”
  作为2022年北京冬奥会的战略合作伙伴,中国石化将为北京和张家口冬奥会氢燃料电池车提供氢气供应、车辆加氢和加氢站运营保障。当前,这两个地方的加氢站的建设正在加速进行中。
  另一大石油央企中国石油也毫不迟疑地吹响了进军氢能源领域的号角。
  今年4月,中国石油北京销售分公司与北京海珀尔氢能科技有限公司签署战略合作协议,在北京地区建设液气油氢混建站及附属氢能应用示范展示中心。根据协议,双方合作将位于北六环和京藏高速交汇处的加油站扩建为液气油氢合建站。该站建成后,将有效缓解市内现有燃料电池车辆能源需求,并为2022年冬奥会燃料电池示范车辆提供加氢保障。
  此外,国家能源投资集团、东方电气、三峡集团、中国中车、中国船舶、中国一汽等一批央企也在瞄准氢能源的产业风口,并积极布局。
  氢,风高欲远飞。
 
  氢能产业的发展,取决于国家政策规划、技术难关破解和生态圈形成。
 
  北欧国家冰岛,面积不大,人口只有30万左右。这个国家没有加油站,16个加氢站提供了全国汽车的交通用能,形成了覆盖全国的加氢站网络。这得益于冰岛得天独厚的资源禀赋:71%是水力、29%是地热,可再生能源发电和制氢成本极低。
  另一个北欧国家丹麦,拥有12个加氢站,也已经建成全国范围的加氢站网络。在国土面积不大的丹麦,国内一半以上的人口驾车15公里便可以找到一个加氢站。
  虽然这两个氢能源发展的理想范本能在多少国家实现尚未可知,但能看到的是氢能热潮已至,且来势汹涌。
  氢能产业先锋日本提出“氢经济社会”的奋斗目标,并发布《氢能与燃料电池战略路线图》和“三步走”策略;韩国颁布《氢燃料电池汽车产业生态战略路线图》,提出尽快布局包括氢能燃料电池汽车、加氢站、氢能源在内的产业生态系统;德国计划通过建立429个加氢站组成覆盖全国的加氢网络;北欧国家将在欧洲北部打造一条“北欧氢能走廊”。中国,也发布了在氢能产业示范领先地区长三角建设氢走廊的发展规划。
  中国工程院院士、中国石化集团原副总经理曹耀峰指出:“发展氢能一直是世界各国能源布局中的重点。日本、韩国、美国和欧洲的发达国家先后制定了多项氢能研究计划,将其列入国家战略。”
  乘着低碳理想之风,氢能源来日能飞多远?
  专家认为,新产业的发展之路总是荣耀与荆棘相伴,困难与挑战同在。氢能产业化和商业化发展,仍需假以时日。
 
待入国家发展战略
 
  在今年两会上,来自汽车界的多位人大代表提出了发展氢能源汽车产业的建议,使“氢”这个字眼一再映入人们的眼帘。
  3月16日,两会发布的政府工作报告明确提出“推动充电、加氢等设施建设”,这是氢能源首次被写入国务院政府工作报告。
  被写入政府工作报告,是否意味着氢能产业将被打上国家标签,成为战略产业?
  在中国国际经济交流中心信息部研究员景春梅看来,《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“十三五”国家科技创新规划》和《国家创新驱动发展战略纲要》等都将氢能发展与燃料电池技术创新提升到国家战略高度,列为重点发展任务。2019年,我国第一次将氢能相关内容纳入政府工作报告,表明国家将更加重视氢能发展。
  北京清洁燃料协会会长、北京邮电大学教授张永泽表示:“氢能2018年来在我国发展迅猛,但从第三方角度观察,国家层面对氢能产业发展仍然十分谨慎和理性。”
  我国需不需要一个氢能发展国家战略?
  国家能源局信息中心副主任何勇健表示:“由于我国可再生能源布局具有大规模大范围逆向分布的特征,系统调峰、储能和消纳的压力更大,更需要稳定大容量的储能手段和载体,氢能从现有技术路线看是最佳选择。目前,国内对这方面缺乏系统深入的研究论证,或有意无意回避了这方面的尖锐矛盾。这对我国能源的清洁低碳转型是一个潜在的巨大隐患。从这个意义上说,我国对氢能战略的需要比日本和欧美更加紧迫。”
  2016年10月,我国发布《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》,为2030年前的氢能产业发展设定了目标。蓝皮书要求,2020年率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用,建成加氢站100座;氢来源由化石能源为主到逐步提高绿色制氢等。
  尽管有了一些规划和目标,在一些专家和企业人士看来,当前一些与氢能产业发展的相关问题没有界定和明确,比如加氢站如何建设、相关标准如何确定、技术路线如何选择,等等。
  曹耀峰表示:“国家应尽快建立顶层设计,统筹氢能产业发展,建立规范化标准,对氢能全产业链发展予以规范引导。让氢能产业链上下游协同创新、发展,全产业链发力,多点突破,带动全面。汽车行业、能源行业应携手破解氢能产业化、商业化的难题。”
  据最新消息,有专家表示,氢能产业发展的相关规划或指导最快可能于近两年出台。
 
待解“朱棣文之问”
 
  10年前,关于氢能源,有一个著名的“朱棣文之问”。
  2001年,我国开始氢燃料电池的研发。2009年5月7日,时任美国能源部部长的朱棣文宣布停止资助氢燃料电池研发。朱棣文在跟中国有关方面交流时,提出两个问题:氢气的来源?成本多少?
  今天,在氢能欲飞之时,“朱棣文之问”言犹在耳。有业内专家指出,时至今日,“朱棣文之问”仍然未得到完全解决。
  “‘朱棣文之问’的第一个问题实际隐含了氢气制取环节是否清洁的问题。”张永泽说。
  氢,能否从源头就使用清洁能源?
  现有的制氢路径有三条。通过煤炭、天然气、焦炉煤气、氯碱尾气可制取“灰氢”,但生产过程中会排放大量二氧化碳;通过煤炭、天然气等化石燃料制取,再运用CCUS实现碳中和,可得到“蓝氢”;通过来源于风能和太阳能的可再生能源电解水制取,可得到生产过程没有碳排放的“绿氢”。
  中国工程院院士、国家能源专家委副主任杜祥琬认为:“从制氢来说,化石能源也好,非化石能源也好,当前技术上都可以走通。”
  但,制约因素是成本。
  中国石化经济技术研究院专家罗佐县把不同工艺路线制氢的成本做了比较。天然气制氢(含炼厂气)成本约0.8~1.5元/Nm3;石脑油制氢(含液化气)成本约0.7~1.6元/Nm3;煤制氢(含焦炭)成本约0.6~1.2元/Nm3;液氨裂解制氢成本约2.0~2.5元/Nm3;甲醇裂解制氢成本约1.8~2.5元/Nm3;水电解制氢成本约3.0~3.5元/Nm3。
  研究显示,化石能源制“灰氢”成本较低,但碳排放水平高;电解水制氢虽然可达到零排放,但成本较高,限制了“绿氢”的发展。因此,许多专家认为,发展初期采用化石能源低成本制氢是较为现实的路径。
  英国皇家化学会会士、中海油研究总院有限责任公司新能源研究中心专家肖钢认为:“当前一个阶段,化石能源制氢是主流,技术经济可行。可再生能源电解水制氢清洁环保,有望成为未来市场的主流。”
  在“灰氢”和“绿氢”之间,还有一条中间路线— “蓝氢”。但这种在化石能源制“灰氢”的基础上引入CCS技术降低排放制造“蓝氢”的方法,当前存在一定制约。
  罗佐县表示,全球CCS/CCUS示范项目多集中在美国、加拿大和挪威等发达国家,已开展的CCUS工业示范项目来自油气田、化工、电力等行业,多与发电配套。目前,氢气年产量6900万吨,仅不到40万吨配套了CCUS项目。由于CCUS项目目前尚缺乏经济性,多处于示范阶段,全面普及仍有一定难度;CCS技术推广需要一定的经济条件,如需要碳交易来推行,但当前全球平均碳价水平仍较低(10美元/吨),对CCS技术发展形成一定制约。这些都在一定程度上制约了“蓝氢”的发展。
  除制氢环节成本外,横在氢能源发展面前的障碍还有储运环节成本和燃料电池成本等。
  当前,电堆约占车用燃料电池系统成本的60%,燃料电池系统约占整车成本的50%。
  “氢燃料电池系统成本较高,制约了氢燃料电池车的发展。”肖钢表示。据他介绍,膜电极(铂催化剂、质子交换膜等)、电堆加工制造(均一性)及使用环境要求等因素导致氢燃料电池系统成本较高。
  因此,降低燃料电池系统成本成为车企及相关研究机构研究的重点。只有燃料电池系统成本大幅下降,氢燃料汽车才能在细分领域形成竞争力,由此带动氢能源的发展。
 
待建产业安全红线
 
  6月10日,一则挪威地方媒体的报道被秒传。
  位于挪威首都奥斯陆郊外的一家氢燃料电池汽车加氢站发生爆炸,导致该地区氢燃料供给中断。爆炸并未造成大规模人员伤亡,附近车辆内有两人因气囊爆出受伤。爆炸发生后,丰田和现代汽车公司宣布暂停在挪威销售氢燃料电池汽车。
  在媒体爆出此次加氢站爆炸的同时,不久前的两起与氢有关的事故 (5月23日韩国氢气罐爆炸、6月1日美国加州一氢气配送拖车爆炸)也被重提。氢能源是否安全,这种疑问被迅速放大。
  专家认为,一方面,氢在一定环境条件下会产生安全性问题,但只要在使用过程中控制必要条件,就可避免发生危害;另一方面,氢能源产业发展必须应对安全挑战。
  罗佐县表示,韩国、挪威、美国几个国家都出现过氢爆炸的现象。虽然说现在已发展成熟的加油站也会有类似的隐患,但氢能作为新生事物容易引起极大关注。所以,他指出:“要为氢能产业化发展竖起红线,提升全产业链安全保障水平,避免因为过快发展导致重大事故发生。”
  氢,作为一种能源,因为具有易燃易爆特性,安全性已经引起了重视。氢应该作为危险化学品还是普通能源进行管理,也成为专家们关注的问题。
  曹耀峰表示:“这个问题仍在争论,把氢纳入危化品是未雨绸缪,把安全摆在第一位。”
  “安全”,仿佛是氢的脑袋上悬着的一把达摩克利斯之剑。尽管如此,对氢能产业的发展,专家们仍然表示乐观。
  “人类开发和利用氢能源技术经历了很多曲折,很早也有很多争论。即使在未来,氢能源的发展仍然要面临很多争论,但这些都是积极的。”张永泽说。他表示:“先不论氢气是不是危化品,是危化品就一定会阻碍整个氢能源产业的发展吗?其实并不见得。汽油也是危化品,但中国的加油站已经发展到10万多座了,各方面管理得都很好。”
  从国外加氢站的实践看,肖钢表示:“德国的加氢站和加油站、赛百味快餐同时建在一个服务区,却既能保证安全又能发展起来,值得我们思考和借鉴。”
  安全性对于氢来说,举足轻重,仍待完善。
 
待解加注站发展之困
 
  氢燃料加注站面临诸多痛点,如选址、消除安全隐患、盈利困难、基础设施不足、加氢技术路线选择等。
  只要站在风口,猪都能飞起来。但对伫立在风口的氢产业来说,这又是个需要大笔烧钱才能飞起来的机会。
  据统计,建设加氢站的投资成本巨大。一个加注量1000kg/d的35MPa加氢站的建设成本高达千万元以上,高出了加油站数倍。而且,由于终端氢气售价高于化石燃料,初期加注车辆少,预计需要10~15年能够实现正向现金流。
  如此高的门槛,使氢能加注产业如浪里淘金,风险突现。
  从氢能产业发展较快的几个国家看,政府这只“看得见的手”发挥了明显的推动作用。
  在日本,新建一个加氢站能获得中央政府提供的补贴占建站总费用的一半左右,部分地区政府还会提供另外一半的补助,并且无偿借用建设用地。此外,运营加氢站将获得来自中央政府和车企联盟两方面的补贴:中央政府每年2200万日元,车企联盟(丰田、本田和日产)每年1100万日元。
  美国加州众议院在2015年8月通过第八号法案。根据该法案,政府拨款两亿美元用于在2024年之前建设不少于100个公共加氢站。法案规定,这些加氢站的氢气来源必须是可再生能源,如地热、水电、海浪能、海洋热能、潮汐能、太阳能、风能、生物能、城市固体垃圾转换的气体、填埋气等。
  2018年,德国联邦运输与数字设施部门国家创新计划为20 座加氢站提供了2050万欧元补助。
  在罗佐县看来,我国氢能的起步阶段需要政策和补贴支持,比如在交通运输领域。
  回望国内氢能源的发展,国家与地方政府的支持和补贴力度不小。
  2014年,国务院办公厅印发《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》,对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站,每站奖励400万元。
  2019年3月26日,国家财政部发出通知,把过渡期后对新能源汽车(新能源公交车和燃料电池汽车除外)给予的购置补贴转为支持充电(加氢)基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。
  2019年1月,广东佛山市南海区政府出台《促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法》,其中包括对2019年12月31日前建设加氢站给予最高800万元的建站补贴等。
  目前,国内已有上海、广东、北京、山东、山西、江苏、河北、湖北、浙江等14个省市出台政策支持氢能产业发展。截至2018年年底,我国已建成投运23座加氢站,占全球已建成投运加氢站总数的6.2%,仅次于日本96座、德国60座、美国42座。
  在加氢站的盈利问题之外,专家表示,需要尽快解决影响并阻碍产业发展和产业生态形成的加氢技术路线与标准问题。
  张永泽表示,现有加氢站的技术路线可分为三类:现场电解水制氢、现场天然气重整制氢和外部供氢技术。在他看来:“当前,加氢站技术路线仍有待探索。比如,现场制氢还是外部供氢,低温液氢储运还是高压储运。”他还指出,特别是现场天然气或甲醇重整制氢,如果不解决碳封存问题,为制氢而制氢,就背离了发展氢能源汽车的初衷。
 
待成产业生态圈
 
  “虽然在一百年前,人类已有了对氢能的认识,但氢作为一个产业开始兴起是近20年的事。”张永泽表示。
  在这20多年中,日本和韩国量产了高压储氢技术氢能乘用车;日本大型连锁便利店与丰田合作,计划推出氢燃料电池货车;德国2017年3月成功测试了世界上第一辆零排放氢动力火车“氢铁”;2017年12月,法国圣洛市第一批氢能源电动自行车正式投入使用……
  虽然氢能产业在各个国家的不同领域有了广泛应用,但在张永泽看来:“产业生态的形成,是氢能源产业发展的不二法门。”
  可见,与其他能源产业一样,氢能源要想长远发展,有待形成大气候。
  张永泽认为,氢能源产业生态圈的形成将经历三个阶段——卷入厂商增多、资本投入不断加大、分工细化、技术进步加快、产品质量提升;加氢站网络形成、使用便利性提升,氢能源汽车产品整个生命周期的使用成本大大降低;经过前两个阶段,推动用户规模不断扩大,为产业生态圈内生产商、物流商、加氢站运营商和氢能源汽车生产商实现规模化生产和经营提供必要前提。
  从当前氢能源产业生态建设看,呈现出联合、开放的特点。这不仅表现在全球越来越多的汽车企业、国际能源公司、气体技术公司结成了氢能产业生态联盟和加氢站产业联盟,还表现在核心产品和技术方面,开放的力度前所未有。
  2015年,丰田提出将5680件燃料电池汽车技术专利免费开放。“这其实是希望能够有更多的企业进入氢能源领域,共同推动产业发展。”张永泽说。
  在他看来,各国发展氢能源实践表明,氢能源产业发展不可能依靠一家或者几家企业的技术突破,需要形成整个产业生态链条,成百上千家企业共同技术创新、集群式技术突破。
  “只有建立共享、共生、开放的产业生态,才能支撑氢能源产业发展。” 张永泽说。
  今年5月24日,我国首个氢走廊建设发展规划《长三角氢走廊建设发展规划》在浦江创新论坛上发布。“实现氢能产业快速成长,形成具有影响力的氢能产业集群”,成为长三角氢走廊建设发展的中期规划。
  肖钢指出:“未来,氢能产业布局、示范应用,将进一步向资源、市场或者具备良好制造业基础的区域聚拢,产业集群将越发明显,长三角、大湾区、京津冀将是氢能推广应用的重点区域。”
  氢能,已经起飞,来日飞多远?
  在专家看来,一旦形成产业集群和生态圈,我国氢能产业的发展进程将大大加快。
  “我们永远高估了一个产业五到十年的发展速度,永远低估了十年以后的发展速度。” 肖钢说,“如果你认为氢能马上就实现产业化了,难免失望一把。你若认为不可能,也许它真的就来了。”
 
 
   以减少排放为初心,最终使用清洁能源制氢,才能实现氢产业的可持续发展。
 
  特斯拉发布第一款纯电动汽车Roadster后,曾面对电力来源仍是化石燃料的挑剔。通过收购太阳能面板公司SolarCity,特斯拉使自己的电动车实现了清洁能源发电。
  这个问题同样抛给了氢。
  十年前,朱棣文提问:氢的来源是什么?
  十年后,中国工程院院士、国家能源专家委副主任杜祥琬院士指出:“发展氢能的初心是要减少碳排放和温室气体排放。是否符合初心,取决于用什么方式制氢。”
  他指出,当前对于氢的许多提法,如“终极能源”是否合适可以探讨;发展氢燃料电池交通用能是最现实也是比较主要的方向。
 
终极能源?
 
  中国石油石化:杜院士,您好!当前,关于氢有许多说法,比如“终极能源”“减碳加氢”。在您看来,氢是不是“终极能源”或者“基础能源”?
  杜祥琬:我曾经和一些同志讨论过“终极能源”的问题。“终极能源”是什么呢?意思是人类最终依靠的能源,即人类使用的能源最终就靠氢能。但氢是二次能源,需要由一次能源产生。二次能源不可能成为“基础能源”,因为它需要靠其他的能源制造出来。可以说一次能源是氢能之母,离开一次能源,氢能就是无源之水、无根之木。
  所以说,人类社会只依赖氢能,而没有可制氢的一次能源,与实际不符。一些媒体说氢是“终极能源”“基础能源”,这些说法是否合适,可以探讨。
  中国石油石化:那么,人类社会的“终极能源”是什么?
  杜祥琬:人类社会有没有“终极能源”呢?我的想法是真的有“终极能源”,而这个“终极能源”仍然离不开氢。但这个氢,不是现在我们讲的氢。
  我们现在讲的氢是氢分子。真正的“终极能源”靠的氢是氢原子,即通过氢核聚变产生供人类生存和发展所需的能量,包括太阳内部的氢核聚变(太阳能)和地球上的氢核聚变。人们在研究氢核聚变,“人造太阳”研究一旦取得突破,人类未来的能源结构将发生巨大变化。
  中国石油石化:在您看来,能源社会转型的进化史是不是呈现出“减碳加氢”的特点?
  杜祥琬:对于整个能源转型的进化史就是“减碳加氢”的这个说法,我打了一个问号,我们需要思考这个问题。
  能源的发展从煤到油、到气,似乎是减碳加氢。但能源转型一个非常重要的内容是从化石能源转向非化石能源发展,转向太阳能、风能等,这是减了碳。但减了碳,需要加氢吗?我看不一定,太阳能、风能可以直接发电,并不一定需要加氢。
 
氢能社会?
 
  中国石油石化:日本把在2040年前发展成“氢经济社会”作为努力方向。您如何看待氢能社会?
  杜祥琬:氢能社会,日本给了一个定义,指的以氢为主要能源的经济社会。如果一个社会是以氢为主的经济社会,那么,把它叫作氢能社会不过分。但是,有这样一个社会吗?氢本身不是一次能源,是二次能源,可能成为二次能源一个非常重要的部分。但会有一个不要一次能源的氢能社会吗?而且二次能源还有电、还有热,人类会有一个二次能源都用氢的社会吗?
  当下,我们处在能源结构还是以化石能源为主,逐步转型为非化石能源为主的社会。未来,氢的大规模生产制作能够实现依靠非化石能源的话,不如把这样的社会称为“非化石能源社会”。这才是实在的、严谨的和科学的提法。
  中国石油石化:在您看来,我国应如何发展氢能源产业?
  杜祥琬:水力和地热资源丰富的冰岛是一个交通能源的氢能社会。冰岛全国的16座加氢站就能为所有车辆提供能源。目前,世界上还没有哪一个国家把冰岛的模式进行推广。欧洲也好,美国也好,日本也好,虽然氢能在发展,但并不像冰岛具有这样的条件。
  氢的用途有很多种,发展氢燃料电池交通用能是最现实也是比较主要的方向。比起“氢能社会”,对我国来说,现阶段扎实做好“氢动力汽车革命”更加实际。所以,我国要扎扎实实做好燃料动力氢,因为将来交通能源转型要用到它。
  发展氢能产业要达到明确的指标,要从客观上以一个产业发展的视角来衡量,如氢能产业发展到底减排了多少二氧化碳,用这个来衡量发展氢能源的战略目标是否实现、是否达到了规模化、对能源转型是否起到了重要作用。
 
可否持续?
 
  中国石油石化:您提出发展氢能要不忘初心,为什么您认为这一点非常重要?
  杜祥琬:发展氢能的初心是减少碳排放、温室气体排放。发展氢产业是否符合初衷,取决于用什么方式制氢。
  现在,制氢的技术很多,需要分析、需要选择。虽然化石能源和非化石能源在技术上都可行,但更大规模的产氢应该立足于可再生能源制氢,这样才能做到全产业链从头到尾尽量没有排放。煤制氢不是不可行,但氢替代油作为燃料,烧了煤省了油,结果只是燃油车的排放转移。这样一个结果是不是符合我们的初心?所以,当前可以用化石燃料制一点氢,但最终要走向“绿氢”,就是可再生能源制氢。
  氢能的可持续性将成为长远的经济性。所以,比起目前的经济性,我们更应关注氢产业长远发展的可持续性。只有大规模、足够便宜地使用可再生能源等非化石能源制氢,中国才能走上可持续用氢之路。
  中国石油石化:在您看来,发展氢能产业有哪些值得借鉴和推广的典型?
  杜祥琬:欧洲提出能源系统将由太阳能和风能等可再生能源来主导,由可再生能源产生的绿色氢能和绿色电力取代化石燃料。日本提出利用可再生能源电力制氢,采用的是P2G技术,这项技术当前被市场所看好。美国在能源部能效和可再生能源办公室下设燃料电池技术办公室,把氢和可再生能源一起进行管理。
  我国的吉林白城利用太阳能和风能发电,用电解水制氢,并延伸至全产业链,全过程可实现零排放、零污染和可持续。河北省张家口也利用风、光资源优势低成本制氢,并发展以大巴车、物流车为主的氢燃料电池车。这两个例子,制氢的源头是风、光,做到了零排放、零污染,整个思路非常清晰,是值得肯定的。

编者注:根据2019-06-22中石化系列的《车友报》、《能源》杂志和“第一元素网”举办的“中国氢能产业与能源转型发展论坛”的十位专家的发言整理而成。
【下一站,氢(一)】已知“氢”重
【下一站,氢(二)】加氢站,是不是风口上的“猪”?
【下一站,氢(三)】院士杜祥琬:发展氢能须不忘初心
原著:《中国石油石化》记者 郑丹



by li_japan | 2019-09-09 16:53 | 水素エネ | Comments(0)
<< 在振东制药讲解日本的氢能社会和... 李扩建参加燃料电池开发者的聚会 >>