我国氢能产业发展速度是被高估了?还是被低估了?

郑丹 来源:中国石油石化 编辑:jianping 氢能产业

我国氢能产业发展速度是被高估了?还是被低估了?
作者:郑丹 来源:中国石油石化 发布时间:2019-09-08 分享到:
 

 

 

 

北欧国家冰岛,面积不大,人口只有30万左右。这个国家没有加油站,16个加氢站提供了全国汽车的交通用能,形成了覆盖全国的加氢站网络。这得益于冰岛得天独厚的资源禀赋:71%是水力、29%是地热,可再生能源发电和制氢成本极低。


另一个是,北欧国家丹麦,拥有12个加氢站,也已经建成全国范围的加氢站网络。在国土面积不大的丹麦,国内一半以上的人口驾车15公里便可以找到一个加氢站。


虽然这两个氢能源发展的理想范本能在多少国家实现尚未可知,但能看到的是氢能热潮已至,且来势汹涌。


氢能产业先锋日本提出“氢经济社会”的奋斗目标,并发布《氢能与燃料电池战略路线图》和“三步走”策略;


韩国颁布《氢燃料电池汽车产业生态战略路线图》,提出尽快布局包括氢能燃料电池汽车、加氢站、氢能源在内的产业生态系统;


德国计划通过建立429个加氢站组成覆盖全国的加氢网络;


北欧国家将在欧洲北部打造一条“北欧氢能走廊”;


中国也发布了在氢能产业示范领先地区长三角建设氢走廊的发展规划。


中国工程院院士、中国石化集团原副总经理曹耀峰指出,“发展氢能一直是世界各国能源布局中的重点。日本、韩国、美国和欧洲的发达国家先后制定了多项氢能研究计划,将其列入国家战略。”


乘着低碳理想之风,氢能源来日能飞多远?


专家认为,新产业的发展之路总是荣耀与荆棘相伴,困难与挑战同在。氢能产业化和商业化发展,仍需假以时日。


待入国家发展战略


在今年两会上,来自汽车界的多位人大代表提出了发展氢能源汽车产业的建议,使“氢”这个字眼一再映入人们的眼帘。


3月16日,两会发布的政府工作报告明确提出“推动充电、加氢等设施建设”,这是氢能源首次被写入国务院政府工作报告。


被写入政府工作报告,是否意味着氢能产业将被打上国家标签,成为战略产业?


在中国国际经济交流中心信息部研究员景春梅看来,《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“十三五”国家科技创新规划》和《国家创新驱动发展战略纲要》等都将氢能发展与燃料电池技术创新提升到国家战略高度,列为重点发展任务。


2019年,我国第一次将氢能相关内容纳入政府工作报告,表明国家将更加重视氢能发展。


北京清洁燃料协会会长、北京邮电大学教授张永泽表示,“氢能2018年来在我国发展迅猛,但从第三方角度观察,国家层面对氢能产业发展仍然十分谨慎和理性。”


我国需不需要一个氢能发展国家战略?


国家能源局信息中心副主任何勇健表示,“由于我国可再生能源布局具有大规模大范围逆向分布的特征,系统调峰、储能和消纳的压力更大,更需要稳定大容量的储能手段和载体,氢能从现有技术路线看是最佳选择。”


何勇健称,目前,国内对这方面缺乏系统深入的研究论证,或有意无意回避了这方面的尖锐矛盾。这对我国能源的清洁低碳转型是一个潜在的巨大隐患。从这个意义上说,我国对氢能战略的需要比日本和欧美更加紧迫。


2016年10月,我国发布《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》,为2030年前的氢能产业发展设定了目标。


蓝皮书要求,2020年率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用,建成加氢站100座;氢来源由化石能源为主到逐步提高绿色制氢等。


尽管有了一些规划和目标,在一些专家和企业人士看来,当前一些与氢能产业发展的相关问题没有界定和明确,比如加氢站如何建设、相关标准如何确定、技术路线如何选择等。


曹耀峰表示,“国家应尽快建立顶层设计,统筹氢能产业发展,建立规范化标准,对氢能全产业链发展予以规范引导。让氢能产业链上下游协同创新、发展,全产业链发力,多点突破,带动全面。汽车行业、能源行业应携手破解氢能产业化、商业化的难题。”


据最新消息,有专家表示,氢能产业发展的相关规划或指导最快可能于近两年出台。


待解“朱棣文之问”


10年前,关于氢能源,有一个著名的“朱棣文之问”。


2001年,我国开始氢燃料电池的研发。


2009年5月7日,时任美国能源部部长的朱棣文宣布停止资助氢燃料电池研发。朱棣文在跟中国有关方面交流时,提出两个问题:氢气的来源?成本多少?


今天,在氢能欲飞之时,“朱棣文之问”言犹在耳。有业内专家指出,时至今日,“朱棣文之问”仍然未得到完全解决。


“‘朱棣文之问’的第一个问题实际隐含了氢气制取环节是否清洁的问题。”张永泽说。


氢,能否从源头就使用清洁能源?


现有的制氢路径有三条。


通过煤炭、天然气、焦炉煤气、氯碱尾气可制取“灰氢”,但生产过程中会排放大量二氧化碳;


通过煤炭、天然气等化石燃料制取,再运用CCUS实现碳中和,可得到“蓝氢”;


通过来源于风能和太阳能的可再生能源电解水制取,可得到生产过程没有碳排放的“绿氢”。


中国工程院院士、国家能源专家委副主任杜祥琬认为,“从制氢来说,化石能源也好,非化石能源也好,当前技术上都可以走通。”


但,制约因素是成本。


中国石化经济技术研究院专家罗佐县把不同工艺路线制氢的成本做了比较。


天然气制氢(含炼厂气)成本约0.8~1.5元/Nm³;


石脑油制氢(含液化气)成本约0.7~1.6元/Nm³;


煤制氢(含焦炭)成本约0.6~1.2元/Nm³;


液氨裂解制氢成本约2.0~2.5元/Nm³;


甲醇裂解制氢成本约1.8~2.5元/Nm³;


水电解制氢成本约3.0~3.5元/Nm³。


研究显示,化石能源制“灰氢”成本较低,但碳排放水平高;电解水制氢虽然可达到零排放,但成本较高,限制了“绿氢”的发展。


因此,许多专家认为,发展初期采用化石能源低成本制氢是较为现实的路径。


英国皇家化学会会士、中海油研究总院有限责任公司新能源研究中心专家肖钢认为,“当前一个阶段,化石能源制氢是主流,技术经济可行。可再生能源电解水制氢清洁环保,有望成为未来市场的主流。”


在“灰氢”和“绿氢”之间,还有一条中间路线“蓝氢”。但这种在化石能源制“灰氢”的基础上引入CCS技术降低排放制造“蓝氢”的方法,当前存在一定制约。


罗佐县表示,全球CCS/CCUS示范项目多集中在美国、加拿大和挪威等发达国家,已开展的CCUS工业示范项目来自油气田、化工、电力等行业,多与发电配套。


目前,氢气年产量6900万吨,仅不到40万吨配套了CCUS项目。


由于CCUS项目目前尚缺乏经济性,多处于示范阶段,全面普及仍有一定难度;CCS技术推广需要一定的经济条件,如需要碳交易来推行,但当前全球平均碳价水平仍较低(10美元/吨),对CCS技术发展形成一定制约。这些都在一定程度上制约了“蓝氢”的发展。


除制氢环节成本外,横在氢能源发展面前的障碍还有储运环节成本和燃料电池成本等。


当前,电堆约占车用燃料电池系统成本的60%,燃料电池系统约占整车成本的50%。


肖钢表示,“氢燃料电池系统成本较高,制约了氢燃料电池车的发展。”


据肖钢介绍,膜电极(铂催化剂、质子交换膜等)、电堆加工制造(均一性)及使用环境要求等因素导致氢燃料电池系统成本较高。


因此,降低燃料电池系统成本成为车企及相关研究机构研究的重点。只有燃料电池系统成本大幅下降,氢燃料汽车才能在细分领域形成竞争力,由此带动氢能源的发展。



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