王軼辰

近期，氫能源成為各地產(chǎn)業(yè)布局的新亮點(diǎn)，不少地方紛紛推出氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷提速。比如，上海提出到2025年建成加氫站50座，乘用車不少于2萬輛，其他車不少于1萬輛。佛山計(jì)劃今年投入使用10座加氫站，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)1000輛氫能公交車示范運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。武漢計(jì)劃到2020年建設(shè)5座至20座加氫站，燃料電池車示范運(yùn)行規(guī)模達(dá)到2000輛至3000輛……

產(chǎn)業(yè)鏈條構(gòu)建完整

發(fā)展氫能是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的重要路徑，各地布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)也是在為能源轉(zhuǎn)型提前鋪路。

業(yè)內(nèi)專家告訴筆者，氫能是指在以氫及其同位素為主導(dǎo)的反應(yīng)中，或者氫在狀態(tài)變化過程中所釋放出的能量，具有來源廣、可儲(chǔ)存、用途多、零碳零污染及能量密度大等特征，可發(fā)電、可供熱，還可作為交通工具燃料。同時(shí)，氫還是一個(gè)穩(wěn)定介質(zhì)，通過可再生能源制氫，可將不穩(wěn)定的可再生能源變得穩(wěn)定。

國(guó)際氫能協(xié)會(huì)副主席毛宗強(qiáng)表示，氫能量密度是汽油的3倍，是鋰電池的130倍，這讓氫能燃料在替代過程中的比重不斷增加。統(tǒng)計(jì)顯示，目前國(guó)際制氫年產(chǎn)量6300萬噸左右，中國(guó)每年產(chǎn)氫約2200萬噸，占世界氫產(chǎn)量的三分之一，成為世界第一產(chǎn)氫大國(guó)。

在氫能及燃料電池領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)初步形成從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到示范演示的全方位格局，布局了完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注、應(yīng)用等4個(gè)環(huán)節(jié)。以制氫環(huán)節(jié)為例，目前主要包括煤炭氣化、天然氣、甲醇重整、水電解等制氫方法。未來，“可再生能源+水電解制氫”將成大規(guī)模制氫發(fā)展趨勢(shì)。

同時(shí)，中國(guó)燃料電池車產(chǎn)量逐年增加。國(guó)際氫能協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)共有8個(gè)品牌、10款車型的燃料電池汽車在產(chǎn)，總產(chǎn)量為1272輛，較2016年同比增長(zhǎng)102.2%。2018年，中國(guó)燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到1619輛，其中燃料電池專用車909輛、大客車710輛。

發(fā)展定位尚待明晰

盡管氫是二次能源，但具有零碳、高效、能源互聯(lián)媒介、可儲(chǔ)能、安全可控等顯著優(yōu)勢(shì)，可以在交通、化工原料、工業(yè)、建筑等諸多領(lǐng)域推廣應(yīng)用，且從各種制氫路線看，未來我國(guó)有足夠的氫資源支撐其作為能源。如果將氫能納入我國(guó)終端能源體系，與電力協(xié)同互補(bǔ)，將共同成為我國(guó)終端能源消費(fèi)體系的主體，并在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中扮演重要角色。

值得注意的是，燃料電池在交通上的應(yīng)用已成為氫能發(fā)展強(qiáng)勁動(dòng)力。目前，燃料電池汽車已成為多國(guó)重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。我國(guó)可利用現(xiàn)有資源優(yōu)勢(shì)布局氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)，加大產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)投入，搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

“雖然中國(guó)是第一產(chǎn)氫大國(guó)，具有豐富的資源基礎(chǔ)，但國(guó)家層面仍然沒有給予氫能明確定位。氫只是作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一部分，缺乏整體頂層設(shè)計(jì)與戰(zhàn)略規(guī)劃?！敝袊?guó)氫能聯(lián)盟專家委員會(huì)主任、同濟(jì)大學(xué)校長(zhǎng)助理余卓平表示，日本、歐洲、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)家均已發(fā)布?xì)淠苈肪€圖。

北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利也指出，頂層設(shè)計(jì)至關(guān)重要，雖然有近20個(gè)省市已發(fā)布相關(guān)規(guī)劃，但全國(guó)性的氫能發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃尚未出臺(tái)，這或許將影響我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

“當(dāng)前，燃料電池汽車發(fā)展的第一大難題就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)瓶頸，如加氫站建站標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、政策體系均不健全，同時(shí)也無明確的歸屬管理部門?！焙螐V利表示，截至目前，上海、佛山、武漢、如皋等地明確了加氫站建設(shè)的主管部門及審批流程，但在國(guó)家層面卻仍無明文規(guī)定。正因如此，加氫站建設(shè)審批比較困難。因而，盡早明確氫能的歸口主管部門，成為業(yè)內(nèi)共同的呼聲。

加速攻關(guān)完善配套

面對(duì)方興未艾的燃料電池產(chǎn)業(yè)，完善的零部件產(chǎn)業(yè)鏈配套非常重要。目前，我國(guó)燃料電池用的電催化劑、擴(kuò)散層用碳紙、質(zhì)子交換膜等應(yīng)用基礎(chǔ)研究的樣品測(cè)試已達(dá)到國(guó)際水平，但沒有建立生產(chǎn)線不能提供批量產(chǎn)品，同時(shí)裝車用的電堆關(guān)鍵材料也依賴進(jìn)口。

“應(yīng)盡快完善產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料自主生產(chǎn)，這不僅是降低電堆成本的需要，也是適應(yīng)燃料電池車大規(guī)模商業(yè)化的要求?！敝袊?guó)工程院院士衣寶廉表示。

中國(guó)氫能聯(lián)盟專家委員會(huì)、武漢理工大學(xué)教授潘牧認(rèn)為，燃料電池仍有性能提升創(chuàng)新的空間，比如新型納米催化劑的研制需要提速，膜電極性能的提升和電堆的創(chuàng)新等都需要持續(xù)推進(jìn)。“燃料電池的創(chuàng)新非常關(guān)鍵，我國(guó)的前期積累少，追趕的難度大，要爭(zhēng)取通過創(chuàng)新推進(jìn)燃料電池發(fā)展?！?/p>

倘若我國(guó)幾年內(nèi)不能建立起燃料電池關(guān)鍵材料和部件的批量生產(chǎn)線，完全依靠進(jìn)口，發(fā)展到一定程度，必然會(huì)出現(xiàn)“卡脖子”問題。

目前，我國(guó)燃料電池系統(tǒng)使用的70MPa氫瓶依賴進(jìn)口，空壓機(jī)和氫氣循環(huán)泵也在研發(fā)和試生產(chǎn)階段。因此，應(yīng)加大硏發(fā)投入，盡快實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，大幅度降低電池系統(tǒng)成本。為促進(jìn)關(guān)鍵材料和部件的批量生產(chǎn)，也應(yīng)加快相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

事實(shí)上，除了在氫燃料電池汽車領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出以外，燃料電池在儲(chǔ)能、發(fā)電等行業(yè)也具有發(fā)展空間。毛宗強(qiáng)預(yù)計(jì)，到2030年中國(guó)將成為世界最大的氫能與燃料電池市場(chǎng);到2040年，氫能或?qū)⒅沃袊?guó)10%的能源需求。