“中國氫燃料電池小規(guī)模示范應(yīng)用將在2020年實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，2020年至2030年，氫燃料電池將大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。”中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)、國家能源集團(tuán)總經(jīng)理、中國工程院院士凌文近日在“2018中國能源研究會(huì)年會(huì)”上說。

據(jù)凌文介紹，如今氫燃料電池已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，在交通領(lǐng)域的應(yīng)用是目前氫能發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力。2050年，氫在我國終端能源體系占比將達(dá)到10%，其中4.5%應(yīng)用在交通，3.5%在化工，1%在建筑，成為我國能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

采訪中，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，氫能在2020年后會(huì)迅猛發(fā)展，不過，不容忽視的問題是，目前我國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱，氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)裝備還有待突破。

我國已是第一制氫大國

凌文表示，氫能將成為我國終端能源體系的消費(fèi)主體與其特性密不可分。氫存在于各種物質(zhì)中，是地球上存量最大的物質(zhì)。氫本身還是可再生能源，儲(chǔ)量充裕且高效，應(yīng)用前景非常廣闊。氫能作為高能量密度無污染排放的二次能源，是有效耦合傳統(tǒng)化石能源和可再生能源系統(tǒng)，構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的重要能源。

“中國發(fā)展氫能符合國情要求，氫能的廣泛應(yīng)用將促進(jìn)我國能源轉(zhuǎn)型升級(jí)。”凌文表示，2017年，我國能源消費(fèi)總量44.9億噸標(biāo)煤，居世界第一。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以改變，而煤制氫在所有制氫方式中是成本最低的。此外，我國焦制氣、煤化油、煤化工等化工企業(yè)制氫量很大，中國是一個(gè)適合氫能發(fā)展的巨大市場(chǎng)，可以將氫應(yīng)用在車用動(dòng)力、分布式發(fā)電等領(lǐng)域。隨著我國可再生能源裝機(jī)量逐年增長(zhǎng)，每年可再生能源棄電量驚人。例如，國家能源集團(tuán)所屬的大渡河流域水電站，去年一年的棄電量為120億度。如果用這些棄電去電解水制氫，5度電換1方氫，大約可制氫24億方。

有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國已經(jīng)是世界第一大制氫國。現(xiàn)有煤氣化制氫約1000萬噸，成本6—10元/公斤；天然氣制氫300萬噸以上，成本約13—23元/公斤；石油制氫300萬噸，成本18元/公斤；工業(yè)副產(chǎn)氫約800萬噸，成本10—16元/公斤；電解水制氫100萬噸，成本19—80元/公斤。此外，我國擁有良好的可再生能源制氫基礎(chǔ)，每年風(fēng)電、光伏、水電等新能源電源限電約1000億度，可用于電解水制氫約200萬噸。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱

雖然我國制氫量排名世界首位，但據(jù)凌文介紹，與美國、日本、歐盟等高度重視氫能領(lǐng)域發(fā)展的國家相比，我國的氫能生產(chǎn)技術(shù)水平、制氫設(shè)備、輸配氫能的技術(shù)和設(shè)施等均有不小差距。

以氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)為例，與發(fā)達(dá)國家相比，我國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)比較薄弱。凌文指出，我國目前在建的加氫站有33座，建成的加氫站僅15座，其中10座為固定式，且大部分站的日加氫能力在200公斤以下，并且未按照美國機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì)（SAE）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。而日本已建成94座、德國56座、美國40座符合SAE標(biāo)準(zhǔn)的加氫站。

不過，一個(gè)令人振奮的消息是，我國首個(gè)符合35MPa/70MPa雙模國際標(biāo)準(zhǔn)的加氫站示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)于今年12月在江蘇如皋建成，日加氫能力達(dá)到1000公斤，這將是國內(nèi)第一個(gè)行政審批完備、完全市場(chǎng)化開發(fā)、全天候24小時(shí)持續(xù)運(yùn)營(yíng)的商業(yè)加氫站。

“我國氫能應(yīng)用推廣的主要障礙是基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展滯后，這主要與我國現(xiàn)階段氫氣需求量小有關(guān)。”凌文直言，“加氫站投資成本高也是制約氫能應(yīng)用推廣的緣由之一，氫企業(yè)需要把氫氣到廠價(jià)與出售價(jià)控制在20—25元/公斤之間，才能實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化的盈虧平衡。”

關(guān)鍵技術(shù)裝備待突破

氫氣雖然廣泛存在，但是在合適的成本下以安全工藝將氫氣提取并不容易，我國氫能生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備技術(shù)亟待突破。記者了解到，制氫環(huán)節(jié)的電解槽，儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)的車載氫罐，加氫站環(huán)節(jié)的氫氣壓縮機(jī)、加氫機(jī)，燃料電池環(huán)節(jié)的雙極板表面處理、膜電極噴涂設(shè)備，檢測(cè)測(cè)試環(huán)節(jié)的燃料電池體系檢測(cè)、氫氣品質(zhì)檢測(cè)等，均與國外有不少差距。

據(jù)凌文介紹，目前中國的氫能關(guān)鍵裝備技術(shù)情況是，45MPa固定儲(chǔ)氫裝備可生產(chǎn)裝備廠家少，與國外已商業(yè)運(yùn)營(yíng)的70MPa加氫機(jī)相比，我國仍處于試驗(yàn)驗(yàn)證階段；國內(nèi)電流密度1.5A/cm2的成本普遍在2000元/千瓦，離國際2.5A/cm2與100元/千瓦差距較大；我國電堆體積功率約2.2—2.7千瓦/升的成本是3000元/千瓦，而國際3.1千瓦/升的電堆成本才1000元/千瓦。

“在制氫環(huán)節(jié)，我國缺少成品氫氣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，我國管道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，長(zhǎng)管拖車壓力參照天然氣等規(guī)定在20MPa內(nèi)；加注環(huán)節(jié)，我國缺乏加氫站核心裝備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)安全距離較大；應(yīng)用方面，我國沒有IV型瓶級(jí)70MPa相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。”凌文說。

鑒于我國氫能將在2020年至2030年大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，凌文認(rèn)為，構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)有序高效發(fā)展環(huán)境，初期需要高質(zhì)量的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)的規(guī)劃管控、合理的政策引導(dǎo)。“建議政府盡快將氫能納入我國終端能源體系，與電力交叉互補(bǔ)，共同成為我國終端能源體系的消費(fèi)主體。”凌文說。