文 本刊記者 馮為為

盡管20世紀60年代就已被應(yīng)用于航天領(lǐng)域，被稱為21世紀的“終極能源”，跨越兩個世紀，一直被提起，卻難以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，這就是存在廣泛、清潔可再生，被視為解決能源資源問題和環(huán)境危機的未來途徑之一，備受關(guān)注的氫能發(fā)展現(xiàn)狀。近日，中國氫能聯(lián)盟與同濟大學校聯(lián)合發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》指出，預計到2050年，氫在我國終端能源體系占比至少要達到10%，成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。一石激起千層浪，有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展問題，被業(yè)界廣泛探討。

國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司司長王思強也在公開場合表示，氫能也是我國能源革命重要的探索方向，我國有關(guān)部門將研究制定我國氫能發(fā)展路線圖，明確氫能發(fā)展戰(zhàn)略定位、目標和任務(wù)；同時研究設(shè)立一批示范工程，推動氫能與可再生能源結(jié)合、燃料電池分布式發(fā)電、氫儲能以及氫燃料電池交通等多元化應(yīng)用；加快組織突破氫燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)裝備，完善有關(guān)技術(shù)標準及檢測、認證和監(jiān)管體系，統(tǒng)籌推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

有了國家的計劃與推動，氫能發(fā)展無疑將會更上新臺階。但在具體政策及路線圖出來之前,大規(guī)模利用、發(fā)展氫能還有很多問題需要解決，氫能發(fā)展能否在最短的時間內(nèi)形成產(chǎn)業(yè)化，還需大量的技術(shù)創(chuàng)新和探索。

客觀對待優(yōu)勢與短板

近年來，氫能在我國的發(fā)展熱度不斷提升，氫能相關(guān)技術(shù)裝備也不斷加快發(fā)展，各種制氫、輸運和氫燃料電池技術(shù)正在陸續(xù)突破。我國出臺多項支持氫能和燃料電池發(fā)展措施，部分地區(qū)開始布局發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，把發(fā)展氫能作為推動地方高質(zhì)量發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級的重要引擎，氫燃料電池汽車如雨后春筍相繼涌現(xiàn)。

王思強表示，氫作為一種清潔高效的能量載體，從長遠來看，可以在高碳排放的工業(yè)和電力領(lǐng)域替代煤炭、天然氣等化石燃料，特別是在交通領(lǐng)域，氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

“氫能屬于零碳能源，其利用的最終產(chǎn)物只有水。而且氫能非常高效，熱值是汽油的3倍，氫燃料電池的效率可達60%?！敝袊鴼淠苈?lián)盟專家委員會主任余卓平表示，氫能的廣泛應(yīng)用將促進我國能源轉(zhuǎn)型升級。

當前，我國正面臨能源革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵期，雖然發(fā)展氫能可以替代傳統(tǒng)化石能源，既是我國能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分，也是優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)的重要途徑，但也要清楚地知道，我國發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的短板所在。“我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡、不充分的矛盾非常突出。”王思強說，氫能和氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展滯后，技術(shù)標準及檢測、認證和監(jiān)管體系不健全；氫能產(chǎn)業(yè)體系和商業(yè)模式尚不成熟，缺少統(tǒng)一規(guī)劃，部分地方發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)相對無序。

受核心技術(shù)和技術(shù)設(shè)施制約瓶頸，我國氫能相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵材料還未實現(xiàn)國產(chǎn)化，使得我國氫燃料電池發(fā)展水平與國際還有較大差距，燃料電池堆還主要集中在中低功率、低溫性能，功率密度與國際也存在較明顯差距。這就使得，我國氫燃料電池汽車價格遠遠高于純電動汽車，氫燃料使用的經(jīng)濟性不能得到充分體現(xiàn)。同時，我國氫能基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，所以要想讓氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，就必須客觀對待氫能的優(yōu)勢及發(fā)展的短板，除要思考如何最大限度利用氫能的優(yōu)勢，更要花大力氣去剔除短板。目前來看，我國氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，路漫漫，需上下求索。

產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初級階段

進入“十三五”時期后，我國多個部委密集出臺了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(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)新作為重點任務(wù)；把氫的制取、儲運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)、氫氣儲運技術(shù)、氫能燃料電池技術(shù)等列為創(chuàng)新行動。科技部和交通運輸部出臺的《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》明確提出，推進氫氣儲運技術(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)與標準體系。

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。我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初步形成包括制備、儲運、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成了以“北上廣”為中心的京津冀、長三角、珠三角等主要氫能產(chǎn)業(yè)集群，并逐漸輻射到周邊地區(qū)。例如，河北省張家口市以服務(wù)2022年冬奧會為契機，正打造我國北方氫能產(chǎn)業(yè)示范基地。去年12月，山東省統(tǒng)一行動，打造氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)集“氫能源科技園、氫能源產(chǎn)業(yè)園、氫能源會展商務(wù)區(qū)”于一體的“氫谷”。今年1月，武漢市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出，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。

“當前，我國國內(nèi)煤氣化制氫1000萬噸，天然氣制氫300萬噸以上，石油制氫300萬噸，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫約800萬噸，電解水制氫約100萬噸?！庇嘧科秸f，利用我國豐富的煤資源與可再生資源制氫，具有較高的經(jīng)濟可行性，完全可以支撐我國氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的愿景。

我國已建成正式運營的加氫站15座，其中10座為固定式，分別位于北京、上海、鄭州、深圳、大連、佛山、成都、常熟、六安等城市?？蛇@與日本目前已建成的100座加氫站相比，我國氫能發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就顯得嚴重不足，氫能資源利用率也相對較低。國家信息中心副主任張學穎說，“從整體來講，我國氫能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初級階段?！币虼?，氫能實現(xiàn)可持續(xù)開發(fā)及大規(guī)模利用，還需時日，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標只能穩(wěn)步推進，所以中國進入“氫能社會”還有很長的路要走。

急需構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

目前，我國的長續(xù)航里程運營型氫燃料電池車已經(jīng)突破百輛，其中遼寧新賓有50輛、河北張家口有70輛、上海有100輛，廣東佛山有35輛，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用已取得巨大突破。專家表示，今后氫燃料電池不僅交通領(lǐng)域，其他發(fā)電領(lǐng)域也可以使用。即使在交通領(lǐng)域，也不僅局限于燃料電池的公共汽車，而且可以有燃料電池的船舶，甚至燃料電池的輕軌火車。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預測，到2030年，我國燃料電池和氫能汽車的產(chǎn)值有望突破萬億元大關(guān)。因而要實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，目前最重要的任務(wù)就是構(gòu)建氫能源的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，解決當前所有人都關(guān)心的氫燃料電池系統(tǒng)的購車成本、運行環(huán)境和運行成本等問題，包括續(xù)航里程、加氫時間以及經(jīng)濟上的可行性等。

就我國中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀而言，解決氫能發(fā)展經(jīng)濟性問題，突破制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展多個環(huán)節(jié)存在的“卡脖子”技術(shù)是當務(wù)之急。如，儲氫環(huán)節(jié)，車載儲氫罐和碳纖維是瓶頸；加氫站環(huán)節(jié)，氫氣壓縮機和加氫機技術(shù)與國外差距較大；燃料電池環(huán)節(jié)，雙極板表面處理、膜電極噴涂設(shè)備等是弱項。這些“卡脖子”技術(shù)導致了我國氫能利用成本居高不下。

其實，氫的成本并不高，余卓平算了一筆賬，在我國目前技術(shù)條件下，生產(chǎn)一公斤氫氣大約需要40元錢，可供小汽車跑100公里。燃油車跑相同的里程大約耗費7升油，以目前油價計算，花費40元至50元。他表示，也就是說，氫能使用成本與汽油已經(jīng)相當接近了。

因此，完善構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)完整生態(tài)，解決經(jīng)濟可行問題，核心技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。

目前，我國乘用車氫燃料電池壽命超過5000小時，商用車氫燃料電池壽命超過1萬小時；氫燃料電池發(fā)動機功率密度已達到傳統(tǒng)內(nèi)燃機水平；氫燃料電池汽車續(xù)駛里程達750公里；氫燃料電池低溫啟動溫度達零下30℃。盡管如此，“我國氫燃料電池發(fā)展水平與國際差距還比較大?！睆垖W穎如是說。

創(chuàng)新核心技術(shù)，降低氫能利用全產(chǎn)業(yè)鏈成本，是一項系統(tǒng)工程。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括從制氫到氫的使用，產(chǎn)業(yè)鏈長、路徑多，僅靠企業(yè)和市場，是無法搭建起氫能產(chǎn)業(yè)的完整生態(tài)，還需依靠國家頂層設(shè)計。加強頂層設(shè)計，將氫能應(yīng)用納入國家能源發(fā)展規(guī)劃，在國家與企業(yè)和市場的共同推動下，才能構(gòu)建起氫能產(chǎn)業(yè)完整生態(tài)系統(tǒng)，氫能利用才能實現(xiàn)經(jīng)濟上的可行，氫能才能有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，氫能才能一步一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最終目標。