“氫能(neng)未來可能(neng)成為10萬億元的產(chan)業。”中國科學院院士歐陽明高(gao)近(jin)日在(zai)2023世界氫能(neng)技術大會上說(shuo),我國氫能(neng)能(neng)源技術發展已實(shi)現局部突破(po),呈現階段性(xing)進步特征。
氫能(neng)(neng)是一種來源(yuan)豐富、綠(lv)色低碳(tan)、應用廣(guang)泛的(de)二次能(neng)(neng)源(yuan),正逐步成為全球能(neng)(neng)源(yuan)轉型發(fa)展的(de)重要載體之一。目前,我(wo)國(guo)氫能(neng)(neng)產業發(fa)展已迎來窗(chuang)口期(qi)。
一批產業集(ji)群(qun)涌現
北方,山(shan)東。全國首(shou)(shou)座高(gao)速加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)站、首(shou)(shou)座港(gang)口加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)站先后建(jian)成(cheng),25座加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)(qing)站日供氫(qing)(qing)(qing)(qing)能力(li)超(chao)過20噸,燃料(liao)電池車輛(liang)總(zong)推廣(guang)數已(yi)超(chao)過1000輛(liang)……“氫(qing)(qing)(qing)(qing)進萬家”科技示范工(gong)程(cheng)進展(zhan)迅速,該示范工(gong)程(cheng)的(de)整體目(mu)標,將建(jian)設1條氫(qing)(qing)(qing)(qing)能高(gao)速、2個(ge)氫(qing)(qing)(qing)(qing)能港(gang)口、3個(ge)科普基地、4個(ge)氫(qing)(qing)(qing)(qing)能園(yuan)區(qu)、5個(ge)氫(qing)(qing)(qing)(qing)能小區(qu)等。
位于(yu)南方珠三角腹(fu)地的(de)佛山市(shi)南海區,已聚(ju)集氫(qing)能企業和(he)機構超150家,涵蓋氫(qing)能全產(chan)業鏈,形成(cheng)超600億元投資(zi)規模的(de)產(chan)業集群。
“示(shi)范(fan)應(ying)(ying)用項目推(tui)動(dong)著產業體系的(de)構建。”國家燃料電池技術創新(xin)中心(xin)首席科(ke)學家陳文淼說,通過類似(si)“氫進(jin)萬家”這樣的(de)示(shi)范(fan)工(gong)程,逐步擴大(da)氫能的(de)應(ying)(ying)用領域,擴大(da)使用場景,增加氫的(de)使用量,最終可降低成本。
面對氫(qing)能產業(ye)(ye)蓬(peng)勃發展(zhan)的態(tai)勢(shi),我(wo)國(guo)通過五大示(shi)范城(cheng)市群以及(ji)“氫(qing)進萬(wan)家(jia)”等一批示(shi)范項目,持續推動(dong)(dong)(dong)氫(qing)能在(zai)交通、建筑、儲能等領域的綜合應用(yong),帶動(dong)(dong)(dong)氫(qing)能制(zhi)、儲、輸、用(yong)全產業(ye)(ye)鏈協同發展(zhan),也推動(dong)(dong)(dong)了區域優化布局。
據業(ye)內專(zhuan)家(jia)介紹(shao),我國車用質子交換膜、燃(ran)料電池系統集成(cheng)已經取得重(zhong)大突破,相關產業(ye)鏈(lian)已經建立;面向重(zhong)卡的(de)大功(gong)率燃(ran)料電池系統成(cheng)為氫(qing)能(neng)產品的(de)高技(ji)術(shu)亮點,具有國際領(ling)先(xian)水平(ping);構建了(le)較(jiao)為完整(zheng)的(de)氫(qing)能(neng)和燃(ran)料電池技(ji)術(shu)鏈(lian)和產業(ye)鏈(lian),燃(ran)料電池整(zheng)車產品的(de)競爭力(li)也顯(xian)著(zhu)增強(qiang),商用車的(de)氫(qing)耗、續(xu)(xu)時里(li)程(cheng)、能(neng)啟動等(deng)主要性能(neng)指標持續(xu)(xu)優化。
截至4月(yue)底,我國氫能燃(ran)料電(dian)池累計推廣量接(jie)近(jin)1.4萬(wan)輛(liang)(liang),其中商(shang)用(yong)車(che)超過1.3萬(wan)輛(liang)(liang),商(shang)用(yong)車(che)的推廣規模全(quan)球領先,而(er)且實現了港(gang)口、礦山、環(huan)衛、城建、公(gong)交、城際物流等重型作業及(ji)遠程大宗商(shang)品運輸全(quan)場景的覆(fu)蓋(gai)。
加(jia)氫基(ji)礎設施建設發展較快。目前全國建成(cheng)加(jia)氫站超(chao)過350座,位(wei)居全球第一。
“我國氫(qing)(qing)能產業(ye)正(zheng)呈(cheng)現出廣闊的發展前景。”中國機械(xie)工(gong)業(ye)聯(lian)合會(hui)會(hui)長徐念沙說,石油(you)化工(gong)、煤化工(gong)、氫(qing)(qing)冶煉(lian)和氫(qing)(qing)儲(chu)能領域建設不斷加速(su)。一批氫(qing)(qing)能產業(ye)集群正(zheng)在涌現,應(ying)用領域方(fang)興(xing)未艾,產業(ye)鏈、供應(ying)鏈、創新鏈不斷完善。
中國(guo)石油管道(dao)局工(gong)程有限(xian)公(gong)司副總經理李國(guo)輝展示了一(yi)張(zhang)關于“西(xi)氫(qing)東送”全(quan)國(guo)氫(qing)能骨干網絡的未來規(gui)劃圖(tu)。“至2050年(nian),基本上所(suo)有的氫(qing)都會通(tong)過管道(dao)來進行輸(shu)送,我們構建了聯通(tong)多地‘一(yi)橫一(yi)縱(zong)三(san)(san)支(zhi)’的北(bei)方(fang)氫(qing)能大管網,全(quan)長五六千公(gong)里;該規(gui)劃還包括長三(san)(san)角(jiao)、珠(zhu)三(san)(san)角(jiao)、川渝地區。”
儲(chu)運仍是薄弱環節
寧夏,某天(tian)然(ran)氣摻氫降碳工(gong)程(cheng)中(zhong)試項目基(ji)地。研究人(ren)員正(zheng)忙碌(liu)著,分(fen)析摻氫天(tian)然(ran)氣管道的(de)分(fen)層現象,對摻混的(de)不(bu)同比例(li)進行測試。
距其近千里(li)之外的河南,從濟(ji)源(yuan)到洛陽之間,有(you)一(yi)條25公里(li)長的純氫輸送管道,是國內目(mu)前已(yi)(yi)建管徑最大(da)、壓力(li)最高、輸量(liang)最高的氫氣管道,已(yi)(yi)經運行了(le)8年。
“純(chun)氫(qing)(qing)(qing)或摻氫(qing)(qing)(qing)管(guan)道輸(shu)送是打通制氫(qing)(qing)(qing)和(he)用(yong)氫(qing)(qing)(qing)的最(zui)后(hou)一(yi)公里。”李國輝(hui)說(shuo),我國氫(qing)(qing)(qing)能(neng)資(zi)源(yuan)的分布非常不均衡,氫(qing)(qing)(qing)能(neng)資(zi)源(yuan)主(zhu)(zhu)要分布在煉化企業,風光發(fa)電(dian)和(he)天然氣資(zi)源(yuan)豐(feng)富的西(xi)北(bei)、東北(bei)、中西(xi)部等(deng)地(di)區。消費市場(chang)主(zhu)(zhu)要集中在東部地(di)區。近期氫(qing)(qing)(qing)能(neng)儲運(yun)主(zhu)(zhu)要服(fu)務區域(yu)內(nei)就近短(duan)途(tu)運(yun)輸(shu),未(wei)來中長距離儲運(yun)需求(qiu)較大。
歐陽(yang)明高(gao)說,儲運仍然是氫能全技(ji)(ji)術鏈的薄弱環節,雖然有各種(zhong)技(ji)(ji)術創新,但真正能夠落地的顛覆性技(ji)(ji)術還沒有出現。
“目前(qian),我國已建成的(de)(de)有一定規(gui)模的(de)(de)純氫管道(dao)達3條,不到100公里(li),幾乎都(dou)是以(yi)煉油化工用氫為目的(de)(de)。針對天然氣摻氫長距離混輸實(shi)踐,僅有幾家摻氫平臺試驗(yan)。”李國輝說(shuo)。
“到(dao)2050年(nian),如果(guo)我們的(de)氫能儲運規(gui)模達到(dao)7000萬噸,其中大概一(yi)半以上是需(xu)要(yao)(yao)管(guan)道來輸送(song)的(de),也就是3500萬噸,相(xiang)當于(yu)我們現在(zai)的(de)天然氣管(guan)道的(de)規(gui)模,可能需(xu)要(yao)(yao)的(de)管(guan)道里(li)程在(zai)15萬公(gong)里(li)到(dao)20萬公(gong)里(li)之間。”李國輝預測。
“亟待加快氫氣儲(chu)(chu)運裝(zhuang)備開發能力建設(she)。”中(zhong)國(guo)特種設(she)備檢測研究(jiu)院研究(jiu)員李(li)翔說,我國(guo)核心氫氣儲(chu)(chu)運裝(zhuang)備能力建設(she)欠缺(que),氫氣儲(chu)(chu)運裝(zhuang)備材(cai)料、設(she)計制造(zao)、安全狀態監(jian)測與評價等方面均存在不少挑戰。
在(zai)(zai)公眾關注的燃料電池(chi)汽(qi)車技術方面,陳文淼說,目(mu)前燃料電池(chi)和氫能(neng)的使用成(cheng)本仍(reng)然較高(gao),相關動力裝置仍(reng)存在(zai)(zai)“買得貴、用得貴”的實際情況(kuang)。
中(zhong)國汽車工程學會常務副理事長兼(jian)秘書長張(zhang)進(jin)華認為(wei),與全球領(ling)先水平相(xiang)(xiang)比(bi),我國燃料電(dian)池汽車技(ji)術(shu)整體上仍然存在著較(jiao)大差(cha)距,特(te)別是在關鍵(jian)的核心零部件及材(cai)料器件方面,如碳(tan)紙、催化劑、質子交換膜(mo)、碳(tan)纖維材(cai)料、加氫(qing)設(she)備、相(xiang)(xiang)關管閥件等對外(wai)依(yi)存度較(jiao)高。大規模(mo)可節省能(neng)源制氫(qing)技(ji)術(shu)、高可靠性特(te)別是70兆(zhao)帕加氫(qing)技(ji)術(shu)等關鍵(jian)技(ji)術(shu)水平仍然有待提高。
需跨(kua)界協同(tong)破短(duan)板
據不完全統計,全球(qiu)已有30多個國家發布了氫能相(xiang)關戰略(lve),歐、美(mei)、日、韓等主要經濟體(ti)都(dou)把綠氫作為長期(qi)發展的(de)戰略(lve),并制定相(xiang)應政策(ce)。
2022年,我國(guo)發布了《氫(qing)(qing)能(neng)產業(ye)發展中長期(qi)規劃(2021—2035)》。根據(ju)規劃,到2025年,我國(guo)將初(chu)步建立以工(gong)業(ye)副產氫(qing)(qing)和(he)可(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)制氫(qing)(qing)就近利用為(wei)主(zhu)的(de)氫(qing)(qing)能(neng)供(gong)應體系(xi)。到2030年,形成較(jiao)為(wei)完備的(de)氫(qing)(qing)能(neng)產業(ye)技(ji)術創新體系(xi)、清潔能(neng)源(yuan)(yuan)制氫(qing)(qing)及供(gong)應體系(xi)。到2035年,形成氫(qing)(qing)能(neng)產業(ye)體系(xi),構(gou)建涵蓋(gai)交通、儲(chu)能(neng)、工(gong)業(ye)等(deng)領域的(de)多元氫(qing)(qing)能(neng)應用生態。
“我(wo)國氫能產業(ye)發展(zhan)(zhan)(zhan)迎來(lai)窗口期,這也是世(shi)界(jie)氫能產業(ye)的窗口期。”專家(jia)認為,在碳中(zhong)和(he)的愿景之下(xia),綠(lv)色低碳和(he)可持續發展(zhan)(zhan)(zhan)已經成(cheng)(cheng)為全球發展(zhan)(zhan)(zhan)的一個共識(shi),綠(lv)氫已成(cheng)(cheng)為氫能產業(ye)發展(zhan)(zhan)(zhan)的重(zhong)點。
李國(guo)輝說(shuo),氫能產(chan)業布(bu)局已經(jing)遍布(bu)全(quan)國(guo),30個省(sheng)份將氫能寫入(ru)了“十四(si)五(wu)”發展(zhan)規劃(hua)。但市場層面(mian)、技術(shu)層面(mian)也存在一些(xie)需要改進與(yu)完(wan)善(shan)的(de)地(di)方。
“要(yao)加(jia)強薄弱環(huan)節技(ji)(ji)術攻關,提升產(chan)業整(zheng)體(ti)技(ji)(ji)術水(shui)平。”張進華說,培育氫能和燃料電池產(chan)業是一項具(ju)有重大意義的(de)復雜系(xi)統(tong)工程(cheng),其(qi)技(ji)(ji)術創新難度高(gao)、能源供應體(ti)系(xi)重塑(su)挑戰大,任務十分(fen)艱巨,需要(yao)多方(fang)的(de)高(gao)度協同、共同推進。
“未來需(xu)要(yao)發展(zhan)更加先(xian)進的制氫(qing)技術。”國際氫(qing)能協會(hui)主席謝菲爾德說(shuo),目前綠氫(qing)還面臨一(yi)系列挑戰(zhan),如綠氫(qing)的制備(bei)技術門檻比較高(gao),成本(ben)也比較高(gao),未來對于綠氫(qing)制備(bei)的流程和設備(bei)還需(xu)要(yao)進一(yi)步優化,同(tong)時其投資回(hui)報也需(xu)要(yao)進行優化。
“跨(kua)界融合,突破(po)關鍵技術(shu)的制約(yue)。”陳文淼說,國家燃料(liao)電(dian)池(chi)技術(shu)創新中心有(you)共建單位16家,包括產、學、研、用(yong)等(deng)相關多家單位,通過深度協(xie)作(zuo)和融合,充分發揮產業(ye)鏈上下游的資源(yuan)優勢(shi),共同推動燃料(liao)電(dian)池(chi)產業(ye)的快(kuai)速發展(zhan)。
“協同創新(xin),共(gong)促(cu)發(fa)展。”徐念(nian)沙說(shuo),發(fa)展氫(qing)(qing)能(neng)是實現(xian)“雙(shuang)碳(tan)”目標的(de)(de)必然(ran)選擇,未來應加強各(ge)國之間在氫(qing)(qing)能(neng)領域的(de)(de)深度合作(zuo),進一步破解氫(qing)(qing)能(neng)產業技(ji)術(shu)和裝(zhuang)備的(de)(de)短(duan)板弱項(xiang),以科技(ji)創新(xin)引領產業持(chi)續健康發(fa)展。