汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不“喝油”了，建筑取暖不燒天然氣了，重工業(yè)熱力來源告別黑煤球了……未來，替代這些傳統(tǒng)能源的有可能就是氫能和燃料電池。不久前在北京舉辦的“首屆北京未來科學(xué)城氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展大會(huì)”，與會(huì)專家為人們描述了這樣一幅未來圖景。
“氫能時(shí)代”來臨
氫能通常是指氫在物理與化學(xué)變化過程中釋放的能量。它更加清潔、高效并可再生，相比于潮汐能、風(fēng)能等，氫能更便于儲(chǔ)備、運(yùn)輸，同時(shí)它也是“能源互聯(lián)網(wǎng)”中的重要紐帶。氫能來源多樣，可以從化石能源中獲取，也可以從工業(yè)副產(chǎn)品、合成甲醇、生物沼氣中獲取。如今，氫能正在走向規(guī)?；⑸虡I(yè)化。
基于這些特點(diǎn)，燃料電池成為氫能的重要應(yīng)用成果，具有燃料能量轉(zhuǎn)化率高、噪音低以及“零排放”等優(yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)末以來便受到各國(guó)關(guān)注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應(yīng)用的資金投入不斷增加。中國(guó)工程院院士湯廣福表示，能源消費(fèi)正在發(fā)生變革，高效節(jié)能、智慧用能是現(xiàn)代能源消費(fèi)模式的典型特征。
國(guó)際氫能委員會(huì)發(fā)布2017年發(fā)布報(bào)告稱，氫能源是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要方式，預(yù)計(jì)在2050年之前，通過更大規(guī)模的普及，氫能源將占整個(gè)能源消耗量的大約20%。數(shù)據(jù)顯示，2017年全球燃料電池機(jī)組數(shù)量增長(zhǎng)15%，達(dá)到7萬多套。
面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家均在氫能基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究方面進(jìn)行了大規(guī)模投入。在日本、美國(guó)、德國(guó)等地，氫燃料電池車部分已經(jīng)投入使用。豐田FCV燃料電池商業(yè)車最大續(xù)航里程約700公里，美國(guó)“尼古拉”燃料電池拖車頭最大輸出1000馬力，德國(guó)已批準(zhǔn)燃料電池火車應(yīng)用于商業(yè)化。
不僅是汽車，發(fā)電、工業(yè)能源、建筑等，同樣是氫能和燃料電池的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在日本，家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)已投入使用，使家庭有了自己的“發(fā)電站”和“供暖站”。航天領(lǐng)域，大推力火箭的動(dòng)力來源也大多采用氫能。
中國(guó)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)也在“緊盯”氫能源。2017年7月，北京市科委、昌平區(qū)政府聯(lián)合主辦北京未來科學(xué)城氫能技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)簽約儀式，推動(dòng)打造代表國(guó)內(nèi)氫能領(lǐng)域最高科研水平的協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，首批簽約的12家科研單位共有24個(gè)氫能研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強(qiáng)介紹，我國(guó)有超強(qiáng)的氫氣供應(yīng)能力，目前氫氣來源還是以煤炭、天然氣為主，可再生能源制氫尚處于示范階段。
成本高、氫站少 氫燃料電池的短板
“燃料電池汽車或者動(dòng)力是我們未來車從化石燃料為主走向電動(dòng)化路徑當(dāng)中非常重要的途徑。”中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)許艷華說。近期在由中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟燃料電池分會(huì)參與主辦的“第一元素” 2018氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展論壇上，氫燃料電池汽車未來路在何方成為最熱的話題之一。
近兩年，氫能及燃料電池行業(yè)正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化元年，國(guó)家與地方陸續(xù)發(fā)布了《“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》等一系列政策及規(guī)劃。氫燃料電池汽車已在上海、鄭州、張家口、佛山、云浮、十堰等多地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。國(guó)內(nèi)各大知名汽車企業(yè)紛紛布局，傳統(tǒng)能源企業(yè)、汽車零部件企業(yè)、產(chǎn)業(yè)資本也相繼在氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)加碼投入。
國(guó)家很早就將氫燃料電池汽車列為新能源汽車三大發(fā)展方向(包括混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池)之一，然而與前兩種新能源車相比，氫燃料電池汽車至今仍處于示范運(yùn)營(yíng)階段。究其原因，氫燃料電池汽車的高制造成本和加氫站的布局偏少是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
上海重塑能源科技有限公司是國(guó)內(nèi)有代表性的氫燃料電池系統(tǒng)研制企業(yè)。重塑能源科技商務(wù)拓展部總監(jiān)高雷告訴記者，上海已經(jīng)投入營(yíng)運(yùn)的500輛7.5噸載重氫燃料電池物流車，動(dòng)力系統(tǒng)均由重塑提供，補(bǔ)貼前售價(jià)高達(dá)148萬元，補(bǔ)貼后仍要近40萬，而同等規(guī)格的柴油車只要十幾萬。除了研發(fā)成本高，國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈不完整也是一大原因。
“像膜增濕器、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)幾乎買不到，都要靠國(guó)外進(jìn)口。” 高雷說，氫燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車當(dāng)初的困境很像，只有大規(guī)模應(yīng)用，生產(chǎn)制造成本才能降下來，“就儲(chǔ)氫瓶來說，量沒有上去的時(shí)候，單個(gè)價(jià)格在5萬元左右。當(dāng)做到500輛的時(shí)候，價(jià)格就降到了2萬元。”
另一方面，國(guó)內(nèi)加氫站的建設(shè)也是短板之一。上海嘉定區(qū)江橋鎮(zhèn)加氫站運(yùn)營(yíng)方嘉氫實(shí)業(yè)副總經(jīng)理田麗莉說，建一個(gè)加氫站，涉及安監(jiān)、質(zhì)監(jiān)、消防等多個(gè)部門，對(duì)于新興事物沒有可以參照的規(guī)劃文件，審批流程遠(yuǎn)比一般的加油站復(fù)雜。
統(tǒng)計(jì)顯示，截至2017年底，我國(guó)已經(jīng)在運(yùn)行的加氫站約10座，在建的有20多座。相比之下，日本全國(guó)的加氫站已經(jīng)超過100座，僅東京地區(qū)就有14座。“加氫站太少，燃料電池汽車跑不起來。而燃料電池汽車不規(guī)模化運(yùn)營(yíng)，企業(yè)就沒有動(dòng)力投資加氫站。如果不打破‘先有雞還是先有蛋’的僵局，氫能的利用很難開展起來。”田麗莉表示。
有研科技集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師蔣利軍稱，氫能及燃料電池在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)還面臨著供應(yīng)鏈和使用鏈協(xié)同推進(jìn)的問題，氫能源的提供方和氫能應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)方還需要形成創(chuàng)新體系。
拓領(lǐng)域、亮身份 加快探索氫能社會(huì)
首屆北京未來科學(xué)城氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展大會(huì)上，聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署駐華代表處能源環(huán)境處高級(jí)項(xiàng)目主任張衛(wèi)東表示，中國(guó)的氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的興起，將決定性地推動(dòng)全球氫能和燃料電池研發(fā)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)有實(shí)力構(gòu)建具有中國(guó)特色的“氫能經(jīng)濟(jì)”。
“氫能經(jīng)濟(jì)”不僅要考慮氫能如何快速落地，更要將氫能放在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)、交通行業(yè)、服務(wù)業(yè)等整體發(fā)展的大格局下通盤考慮。張衛(wèi)東說，除了提升研發(fā)技術(shù)、改進(jìn)使用材料等，氫能及燃料電池應(yīng)用實(shí)現(xiàn)成本下降的關(guān)鍵因素在于市場(chǎng)規(guī)模，中國(guó)恰能成為市場(chǎng)規(guī)模大幅增加的重要推動(dòng)力。
研究機(jī)構(gòu)莫尼塔的報(bào)告指出，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)氫能使用存在一個(gè)明顯的誤區(qū)，即將氫局限于傳統(tǒng)化工生產(chǎn)的單一場(chǎng)景。事實(shí)上，氫能作為儲(chǔ)能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)能源供應(yīng)端融合。
對(duì)于氫能和燃料電池汽車的發(fā)展，諸多與會(huì)專家提出了以下建議：
一是盡快明確氫氣的“身份”。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)氫氣按照?；愤M(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，這導(dǎo)致加氫站在規(guī)劃、用地和建設(shè)層面困難重重。如果把氫氣看作一種燃料，就需要摘掉?；返?ldquo;帽子”，同時(shí)明確相應(yīng)的主管部門。
二是針對(duì)制氫、儲(chǔ)氫、加氫、運(yùn)氫等一系列環(huán)節(jié)，明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)體系。有了清晰的標(biāo)準(zhǔn)體系，整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)更有方向性和針對(duì)性，也能激勵(lì)社會(huì)資本參與其中。
三是集中精力開展燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件技術(shù)攻關(guān)。要推動(dòng)氫燃料電池汽車制造成本的下降，關(guān)鍵在于批量化生產(chǎn)和關(guān)鍵零部件技術(shù)攻關(guān)。
“燃料電池行業(yè)越來越受關(guān)注。”上海重塑能源科技有限公司董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官林琦表示，行業(yè)協(xié)會(huì)在協(xié)助產(chǎn)業(yè)打通企業(yè)到政府主管部門之間的通道、承擔(dān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作的組織和實(shí)施、組織行業(yè)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)等方面需承擔(dān)起應(yīng)有之責(zé)任。
