一文讀懂｜國(guó)家能源集團(tuán)為什么要發(fā)展氫能？還有哪些企業(yè)正在謀篇布局？

2018-02-24 14:27:55 北極星電力網(wǎng)綜合　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2月11日，由國(guó)家能源集團(tuán)牽頭的中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京正式成立。氫能?氫燃料電池?這是什么東東?國(guó)家能源集團(tuán)為什么要

2016年12月

國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》明確提出，把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點(diǎn)任務(wù);把氫的制取、儲(chǔ)運(yùn)及加氫站等方面的研發(fā)與攻關(guān)、燃料電池分布式發(fā)電等作為氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向;把大規(guī)模制氫技術(shù)、分布式制氫技術(shù)、氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、氫能燃料電池技術(shù)等列為創(chuàng)新行動(dòng)。

2017年5月

科技部和交通運(yùn)輸部出臺(tái)的《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》明確提出，推進(jìn)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展，加氫站建設(shè)和燃料電池汽車規(guī)模示范，形成較完整的加氫設(shè)施配套技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系。

在國(guó)家政策的大力支持下，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐明顯加快，多個(gè)地方都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)展積極性。

2016年8月

聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署在中國(guó)的首個(gè)“氫經(jīng)濟(jì)示范城市”項(xiàng)目在江蘇如皋正式啟動(dòng)，目前如皋已擁有10余家氫能企業(yè)且發(fā)展態(tài)勢(shì)強(qiáng)勁。

2016年10月

位于廣東佛山(云浮)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移工業(yè)園的新能源汽車生產(chǎn)基地投產(chǎn)，年產(chǎn)5000輛氫能汽車;首批量產(chǎn)的28輛氫能城市公交車在佛山、云浮兩市運(yùn)行，率先在佛山、云浮搭建起氫能源城市公交示范推廣平臺(tái)。

2017年8月

位于河北張家口的中國(guó)首條自動(dòng)化氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)大批量生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，項(xiàng)目全部完工后，該基地燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)年產(chǎn)能將可以達(dá)到一萬(wàn)臺(tái)。

2017年9月

上海正式發(fā)布文件，規(guī)劃2020年建設(shè)5至10座加氫站，燃料電池汽車示范運(yùn)營(yíng)3000輛;2025年建設(shè)50座加氫站，燃料電池車3萬(wàn)輛;2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值3000億元。

2018年1月

武漢市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃建議方案出爐，對(duì)未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，列出時(shí)間表、路線圖。規(guī)劃建議方案顯示，3年內(nèi)將以武漢開發(fā)區(qū)為核心，打造“氫能汽車之都”，在研發(fā)層面實(shí)現(xiàn)制儲(chǔ)氫、膜電極、電堆等核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;到2025年，力爭(zhēng)氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破1000億元，成為世界級(jí)新型氫能城市。

未來(lái)的氫能社會(huì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和氫能系統(tǒng)技術(shù)的全面進(jìn)展，氫能將在社會(huì)生活中被廣泛應(yīng)用，以下就是一幅簡(jiǎn)筆勾勒出的未來(lái)氫能社會(huì)的美好景象：

家用燃料電池

1、建立居家小型電站，取消遠(yuǎn)距離高壓輸電，通過(guò)管道網(wǎng)送氫氣至千家萬(wàn)戶。

2、家庭有能源供應(yīng)和回收的完善循環(huán)系統(tǒng)。

城鎮(zhèn)社區(qū)

1、布局氫能制取、加氫站點(diǎn)。(火力發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站、水利發(fā)電站、潮汐發(fā)電、核電站完成正常的電力供應(yīng)后，剩余電力用于電解水制氫，作為儲(chǔ)備能源)

2、氫能運(yùn)輸工具或?qū)Ｓ霉艿馈?/span>

3、城鎮(zhèn)社區(qū)有能源供應(yīng)和回收的完善循環(huán)系統(tǒng)。

交通工具

1、采用氫燃料電池的各種交通工具。(大巴、物流車、轎車、輕軌、航天、輪船，消滅了一切能源污染隱患和內(nèi)燃機(jī)車噪音源)

煤制氫：下一個(gè)10萬(wàn)億元風(fēng)口?

中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇發(fā)表主題演講(節(jié)選)

中國(guó)工程院院士干勇

中國(guó)工程院在十多年前提出了氫能社會(huì)的概念，我們對(duì)世界科技工程發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一系列討論，第一就是能源體系。凡是工業(yè)化國(guó)家，能源體系的建立非常重要，而中國(guó)的能源稟賦不好，所以結(jié)構(gòu)上有些問(wèn)題。比爾蓋茨兩次到工程院不談?dòng)?jì)算機(jī)，全部談能源，認(rèn)為十三億人口對(duì)整個(gè)地球的二氧化碳貢獻(xiàn)率太大，而且還有印度的十二億人口，所以能源今后必須要有變化。

化石燃料時(shí)代向綠色能源時(shí)代的轉(zhuǎn)變是必然的，主要是兩個(gè)轉(zhuǎn)變：一個(gè)是化石能源消耗向綠色能源再生轉(zhuǎn)變，另一個(gè)是從高碳燃料向低碳燃料轉(zhuǎn)變，所以本質(zhì)上是燃料的加氫減碳過(guò)程。全世界的電源40%是煤炭，而中國(guó)不一樣，中國(guó)70%是煤炭，核電占2%，太陽(yáng)能占4.7%，風(fēng)電占9.3%，水電占20.2%，2016年用電量達(dá)16.5億千瓦，所以可再生能源的努力方面，中國(guó)政府成了全世界的動(dòng)力站。

2012年到2015年我國(guó)可再生能源的投資大大超過(guò)美國(guó)，約為3150億美元，同期可再生能源容量變化占到全世界的44%，達(dá)到177GW;2016年發(fā)展速度相比2017年更快。歐共體的統(tǒng)計(jì)顯示，今后中國(guó)每個(gè)小時(shí)安裝2個(gè)風(fēng)電機(jī)組、7000個(gè)太陽(yáng)能電池板，到2020年的增長(zhǎng)速度是272%。歐盟的發(fā)展只是我們的零頭，因?yàn)樗麄兊陌l(fā)展已經(jīng)很快了，每年增長(zhǎng)20%，我們將會(huì)達(dá)到272%。

風(fēng)電和光伏的問(wèn)題在于其不可預(yù)測(cè)性，所以肯定要儲(chǔ)能一部分，不可能全部上網(wǎng)。氫能具有投入成本低、環(huán)境友好等特征，而且可以永久儲(chǔ)存、傳輸?shù)饺魏蔚胤?。人類每一次的能源變革都是提升減碳加氫、提升能量密度的過(guò)程。古代燒木材能量密度只有每公斤0.13兆焦，現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)煤、天然氣直到氫氣，能量密度最高達(dá)到了140兆焦，應(yīng)該說(shuō)氫能源是非常理想的清潔能源，但屬于二次能源，所以關(guān)鍵是要降低成本，而且技術(shù)路徑要重新設(shè)定。

氫能的重要作用是可再生、高能、高效的能量載體，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換非常自如，而且是零排放。現(xiàn)在整個(gè)央企已經(jīng)開始行動(dòng)，特別是以神華國(guó)際能源投資集團(tuán)在氫能和燃料電池領(lǐng)域做了四個(gè)方面的大布局：明確了可再生能源制氫的任務(wù)，包括投入氫氣運(yùn)輸、存儲(chǔ)和加速的各種裝備的基礎(chǔ)建設(shè)，也包括燃料電池，但他們的目標(biāo)不是發(fā)展燃料電池，而是支持下游用他們的氫發(fā)展燃料電池，自己只是參股。現(xiàn)在最低成本的氫是0.77元/立方米，0.87元/公斤，大大低于國(guó)際上的平均制氫成本，也是非常便宜的。

氫能將成為傳統(tǒng)能源的核心，有助于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；脑妇?，打造一流的清潔能源供應(yīng)商，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)顯現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)化途徑、模式、方向，包括商業(yè)模式都已經(jīng)開始了，可再生能源制氫也好、煤制氫也好、各種制備出來(lái)的散氫都要集中起來(lái)，這是一個(gè)大的產(chǎn)業(yè)鏈。不光是氫能源電池利用，包括分布式發(fā)電、二氧化碳合成的化學(xué)用品等等。發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路，人類必須向這條路上走。利用氫能，人類社會(huì)的生產(chǎn)發(fā)展方式可以發(fā)生一個(gè)很大的變革，獲取方式多元化，所以成本正在變得越來(lái)越低，下游使用的當(dāng)然是燃料電池。

2020年到2050年，我國(guó)的風(fēng)電和光電的裝機(jī)容量非常高，達(dá)到2-4億千瓦，但是上網(wǎng)率再怎么提高也有20%，需要儲(chǔ)能。如果要把這些消化掉，需要建將近400座儲(chǔ)水水庫(kù)，破壞生態(tài)、成本巨大。如果我們用電和氫來(lái)做儲(chǔ)能的載體，這將是投資成本低、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)的一種方式，推動(dòng)了燃料電池汽車、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域，所有裝備都使用氫能，氫動(dòng)力將成為一個(gè)主動(dòng)力。歐洲率先開始了可再生能源制氫，用天然氣管網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)輸，最大的運(yùn)輸量是20%。天然氣管網(wǎng)當(dāng)中運(yùn)輸密度不一樣，出來(lái)以后再吸附，完全可以把它分開。當(dāng)前全世界都開始注意到了氫能的發(fā)展，也成為了國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且燃料電池技術(shù)趨于成熟，步入了商業(yè)模式創(chuàng)新與批產(chǎn)階段，也要感謝一直致力于燃料電池工程化、產(chǎn)業(yè)化的國(guó)外企業(yè)，他們重視氫能源電池的開發(fā)推廣應(yīng)用，電池產(chǎn)品的出貨量加速增長(zhǎng)進(jìn)入商業(yè)化階段，分布式發(fā)電也小規(guī)模商業(yè)化，特殊用途的燃料電池早期市場(chǎng)已經(jīng)開始形成，這些都顯現(xiàn)出了氫能利用的產(chǎn)業(yè)鏈開始?jí)汛蟆?/span>

剛才說(shuō)過(guò)，我們的條件非常好，因?yàn)槲覀兊墓夥L(fēng)電規(guī)模大，所以我們的儲(chǔ)能上不了網(wǎng)的部分就可以用于制氫。而且我國(guó)風(fēng)光資源與天然氣的管網(wǎng)匹配性好、容量大，所以很厲害。我國(guó)在家電、發(fā)電制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模均居世界首位，這為發(fā)展燃料電池分布式供電提供了巨大的市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。煤制氫的水平和國(guó)外完全相當(dāng)，而且制氫規(guī)模居世界首位。2012年我們的制氫量達(dá)到1600萬(wàn)噸，相當(dāng)于8000萬(wàn)輛燃料電池汽車的消耗量，系統(tǒng)儲(chǔ)氫能力也會(huì)上來(lái)。

燃料電池的原理大家都很清楚，特別是自制燃料電池為主。催化劑的成本占了將近70%，雙極板已經(jīng)完全工業(yè)化，而且我們用鈦合金和不銹鋼的雙極板代替石墨，性能非常優(yōu)越，而且現(xiàn)在是供給美國(guó)。我們國(guó)家的自制膜是最難的，東岳的自制膜在國(guó)際上處于一流方陣，和美國(guó)的戈?duì)柟静⒘校宰灾颇さ膯?wèn)題也要解決。電解質(zhì)要用很多的鉑，這些鉑從哪里來(lái)?都要進(jìn)口。但是現(xiàn)有的燃油和燃?xì)馄嚦Ｓ玫膬艋b置用的鉑量比這還高。一旦用新能源代替，鉑不會(huì)增加，只會(huì)減少。

現(xiàn)在鋰動(dòng)力的碳酸鋰和高純球狀石墨的需求量巨大。去年石墨漲了10多倍的價(jià)格，碳酸鋰價(jià)格從4萬(wàn)元漲到不到10萬(wàn)元，還有鈷。材料部件的應(yīng)用國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍開展。國(guó)家科技部已經(jīng)把其列為重點(diǎn)專項(xiàng)，包括四個(gè)課題：車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件與系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、大功率燃料電池電堆技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)全面鋪開，還有儲(chǔ)氫的系統(tǒng)開發(fā)。我們的固態(tài)儲(chǔ)氫水平現(xiàn)在上升得很快，特別是儲(chǔ)氫合金的稀土材料以后會(huì)降低成本，安全方便。

燃料電池汽車的性能大家都很清楚了，豐田Mirai續(xù)航歷程可以達(dá)到650公里，加氫的時(shí)間只要3分鐘，而且成本也很低，每千瓦時(shí)2500-3000元，也可以降到1瓦/元以下，最后在電池成本上氫氣瓶如果成本降到3.5萬(wàn)元的話，三種電池動(dòng)力成本已經(jīng)相差不大了，百公里的續(xù)航里程1公斤氫就可以達(dá)到100公里，而電要18度電才能100公里，這會(huì)增加100公斤電池的重量，氫燃料的輕量化作用也體現(xiàn)了。

我國(guó)前一段時(shí)間對(duì)燃料電池市場(chǎng)預(yù)估，美歐日中美國(guó)動(dòng)作也是很快的，加州每50公里就有1個(gè)加氫站，2020年就是22.5萬(wàn)個(gè)左右。如果電力技術(shù)再突破，折合成人民幣是7萬(wàn)。歐洲地區(qū)燃料電池客車的計(jì)劃包括加氫站的建立已經(jīng)有106座，現(xiàn)在還在增加，日韓當(dāng)然動(dòng)作更快，特別是豐田、本田、日產(chǎn)和現(xiàn)代汽車。本田的新車銷售只有37.8萬(wàn)元，如果得到補(bǔ)貼是27.1萬(wàn)元人民幣，續(xù)航里程達(dá)到650公里。

我國(guó)發(fā)展燃料電池的基礎(chǔ)也很好，特別是很早就形成了以大學(xué)研究院為主體，特別是同濟(jì)大學(xué)等等，科技部萬(wàn)鋼部長(zhǎng)也是搞燃料電池的，科技部原部長(zhǎng)、中科院院士徐冠華之前就布局了燃料電池總體攻關(guān)，后來(lái)有一段時(shí)間減弱了，最近又把燃料電池和氫能利用作為重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，國(guó)家到地方政府都已經(jīng)開始重視?，F(xiàn)在我國(guó)燃料電池開發(fā)出了20千瓦、50千瓦、60千瓦和110千瓦的產(chǎn)品，很多技術(shù)都正在成熟。我們的基礎(chǔ)很好，上汽又推出了兩款產(chǎn)品，而且已經(jīng)訂貨，包括中航十五所、山東濰柴、中車燃料電池生產(chǎn)全部下線，2017年4月累計(jì)生產(chǎn)的燃料電池接近700個(gè)。

制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫是一套新的配套系統(tǒng)工程。改變傳統(tǒng)的工程、配套設(shè)施跟進(jìn)這種發(fā)展模式不行，必須至少是同步，最好是先布局供氫體系。現(xiàn)在整個(gè)上海一個(gè)大區(qū)域布局了燃料電池的發(fā)展規(guī)劃，特別是最近山東在打造170平方公里的中國(guó)氫谷，包括研發(fā)中心已經(jīng)開始。山東有特殊情況，要考慮副產(chǎn)氣體的回收、電解鋁、交流煤氣等大量放空氣體，交流煤氣相當(dāng)于富余了87萬(wàn)噸氫，所有的公交車都可以用上，每年合成提純回收氫氣，資源優(yōu)勢(shì)是非常好的。風(fēng)電、光伏電池和可再生能源也非常厲害，完全可以拿來(lái)制氫，就是在棄風(fēng)棄光的條件下。

所有傳統(tǒng)制氫企業(yè)非常強(qiáng)大，東岳集團(tuán)成功地研發(fā)了燃料電池膜，這是國(guó)內(nèi)僅有的一家，國(guó)際上進(jìn)入了并列第一，還有濰柴集團(tuán)投了500億元在搞氫能源發(fā)動(dòng)機(jī)，青島的中車集團(tuán)包括電控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)都已經(jīng)開始。山東最有特點(diǎn)的是它的高速公路，120個(gè)高速公路服務(wù)站都可以建立加氫站，所以回收氫、儲(chǔ)氫和運(yùn)氫可以系統(tǒng)進(jìn)行。這為發(fā)達(dá)的物流專用氫燃料電池車創(chuàng)造了條件。工程用車、專用物流車是一個(gè)巨大的汽車市場(chǎng)，山東一個(gè)區(qū)域按照氫氣的要求制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫的標(biāo)準(zhǔn)先行先試，每個(gè)站估計(jì)占用2000平米，投資1000萬(wàn)元，能儲(chǔ)存100公斤以上。

目前山東結(jié)合高速服務(wù)區(qū)的全省的加氫站網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始布局，并開始打造中國(guó)氫谷，要設(shè)立500萬(wàn)元的中國(guó)氫谷創(chuàng)新發(fā)展基金，打造氫能源的運(yùn)營(yíng)示范區(qū)規(guī)劃，現(xiàn)在已經(jīng)開始頂層設(shè)計(jì)。這不是以一家企業(yè)為主體，而是一個(gè)整體的規(guī)劃，這樣氫能源和燃料電池的企業(yè)才能健康發(fā)展。中國(guó)山東輕軌建設(shè)計(jì)劃一期總體投資是到2017年422億元，2020年達(dá)到1000億元，制定了十年和十五年的發(fā)展目標(biāo)，和深圳簽訂了氫能源產(chǎn)業(yè)園和商務(wù)區(qū)三位一體的協(xié)議書。

二十一世紀(jì)是一個(gè)氧時(shí)代，十九世紀(jì)就提出氧氣轉(zhuǎn)入，但是十九世紀(jì)的氧氣就像現(xiàn)在的氫氣一樣成本高，大家都認(rèn)為有危險(xiǎn)性，但是二十世紀(jì)中期以前我們把所有的氧氣技術(shù)都攻破了，氧氣非常廉價(jià)，現(xiàn)在氧氣放在床邊我們也不會(huì)擔(dān)心。二十一世紀(jì)進(jìn)入氫時(shí)代是肯定的，剛剛過(guò)了十七年，還有八十三年，估計(jì)到二十一世紀(jì)中期，整個(gè)氫氣技術(shù)，就是制氫、儲(chǔ)氫、加氫、運(yùn)氫都會(huì)完全成熟，所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)出來(lái)，運(yùn)輸材料和危險(xiǎn)性并不比油氣和液化天然氣更大，反而更簡(jiǎn)單。

2050年我們將會(huì)迎接氫能時(shí)代的到來(lái)，形成10萬(wàn)億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，這是一點(diǎn)都沒(méi)有問(wèn)題的。煤的最佳應(yīng)用方式就是變成氫，當(dāng)然也可以煤制油，但是煤制氫將會(huì)作為新能源的一個(gè)重頭戲。我們已經(jīng)開始迎接制造業(yè)強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)，在綠色制造當(dāng)中把整個(gè)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

責(zé)任編輯：李鑫

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