汽車(chē)發(fā)動(dòng)機不“喝油”了，建筑取暖不燒天然氣了，重工業(yè)熱力來(lái)源告別黑煤球了……未來(lái)，替代這些傳統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(lái)科學(xué)城氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展大會(huì )”，與會(huì )專(zhuān)家為人們描述了這樣一幅未來(lái)圖景。
“氫能時(shí)代”來(lái)臨
氫能通常是指氫在物理與化學(xué)變化過(guò)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，氫能更便于儲備、運輸，同時(shí)它也是“能源互聯(lián)網(wǎng)”中的重要紐帶。氫能來(lái)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?；?、商業(yè)化。
基于這些特點(diǎn)，燃料電池成為氫能的重要應用成果，具有燃料能量轉化率高、噪音低以及“零排放”等優(yōu)點(diǎn)，從20世紀末以來(lái)便受到各國關(guān)注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應用的資金投入不斷增加。中國工程院院士湯廣福表示，能源消費正在發(fā)生變革，高效節能、智慧用能是現代能源消費模式的典型特征。
國際氫能委員會(huì )發(fā)布2017年發(fā)布報告稱(chēng)，氫能源是能源結構轉型的重要方式，預計在2050年之前，通過(guò)更大規模的普及，氫能源將占整個(gè)能源消耗量的大約20%。數據顯示，2017年全球燃料電池機組數量增長(cháng)15%，達到7萬(wàn)多套。
面對這一發(fā)展趨勢，美國、德國、日本、韓國等國家均在氫能基礎研究、應用研究方面進(jìn)行了大規模投入。在日本、美國、德國等地，氫燃料電池車(chē)部分已經(jīng)投入使用。豐田FCV燃料電池商業(yè)車(chē)最大續航里程約700公里，美國“尼古拉”燃料電池拖車(chē)頭最大輸出1000馬力，德國已批準燃料電池火車(chē)應用于商業(yè)化。
不僅是汽車(chē)，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用領(lǐng)域。在日本，家用燃料電池熱電聯(lián)供系統已投入使用，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(lái)源也大多采用氫能。
中國企業(yè)、研究機構也在“緊盯”氫能源。2017年7月，北京市科委、昌平區政府聯(lián)合主辦北京未來(lái)科學(xué)城氫能技術(shù)協(xié)同創(chuàng )新平臺簽約儀式，推動(dòng)打造代表國內氫能領(lǐng)域最高科研水平的協(xié)同創(chuàng )新平臺，首批簽約的12家科研單位共有24個(gè)氫能研發(fā)團隊。
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強介紹，我國有超強的氫氣供應能力，目前氫氣來(lái)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(chē)或者動(dòng)力是我們未來(lái)車(chē)從化石燃料為主走向電動(dòng)化路徑當中非常重要的途徑。”中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)許艷華說(shuō)。近期在由中國汽車(chē)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(chē)未來(lái)路在何方成為最熱的話(huà)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，國家與地方陸續發(fā)布了《“十三五”戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》、《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃》，《上海市燃料電池汽車(chē)發(fā)展規劃》等一系列政策及規劃。氫燃料電池汽車(chē)已在上海、鄭州、張家口、佛山、云浮、十堰等多地實(shí)現商業(yè)化運營(yíng)。國內各大知名汽車(chē)企業(yè)紛紛布局，傳統能源企業(yè)、汽車(chē)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。
國家很早就將氫燃料電池汽車(chē)列為新能源汽車(chē)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(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)至今仍處于示范運營(yíng)階段。究其原因，氫燃料電池汽車(chē)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內有代表性的氫燃料電池系統研制企業(yè)。重塑能源科技商務(wù)拓展部總監高雷告訴記者，上海已經(jīng)投入營(yíng)運的500輛7.5噸載重氫燃料電池物流車(chē)，動(dòng)力系統均由重塑提供，補貼前售價(jià)高達148萬(wàn)元，補貼后仍要近40萬(wàn)，而同等規格的柴油車(chē)只要十幾萬(wàn)。除了研發(fā)成本高，國內燃料電池產(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，國內幾乎買(mǎi)不到，都要靠國外進(jìn)口。” 高雷說(shuō)，氫燃料電池汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)當初的困境很像，只有大規模應用，生產(chǎn)制造成本才能降下來(lái)，“就儲氫瓶來(lái)說(shuō)，量沒(méi)有上去的時(shí)候，單個(gè)價(jià)格在5萬(wàn)元左右。當做到500輛的時(shí)候，價(jià)格就降到了2萬(wàn)元。”
另一方面，國內加氫站的建設也是短板之一。上海嘉定區江橋鎮加氫站運營(yíng)方嘉氫實(shí)業(yè)副總經(jīng)理田麗莉說(shuō)，建一個(gè)加氫站，涉及安監、質(zhì)監、消防等多個(gè)部門(mén)，對于新興事物沒(méi)有可以參照的規劃文件，審批流程遠比一般的加油站復雜。
統計顯示，截至2017年底，我國已經(jīng)在運行的加氫站約10座，在建的有20多座。相比之下，日本全國的加氫站已經(jīng)超過(guò)100座，僅東京地區就有14座。“加氫站太少，燃料電池汽車(chē)跑不起來(lái)。而燃料電池汽車(chē)不規?；\營(yíng)，企業(yè)就沒(méi)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(kāi)展起來(lái)。”田麗莉表示。
有研科技集團有限公司高級工程師蔣利軍稱(chēng)，氫能及燃料電池在生產(chǎn)、存儲、運輸、使用等環(huán)節還面臨著(zhù)供應鏈和使用鏈協(xié)同推進(jìn)的問(wèn)題，氫能源的提供方和氫能應用產(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(lái)科學(xué)城氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展大會(huì )上，聯(lián)合國開(kāi)發(fā)計劃署駐華代表處能源環(huán)境處高級項目主任張衛東表示，中國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。中國有實(shí)力構建具有中國特色的“氫能經(jīng)濟”。
“氫能經(jīng)濟”不僅要考慮氫能如何快速落地，更要將氫能放在農業(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(pán)考慮。張衛東說(shuō)，除了提升研發(fā)技術(shù)、改進(jìn)使用材料等，氫能及燃料電池應用實(shí)現成本下降的關(guān)鍵因素在于市場(chǎng)規模，中國恰能成為市場(chǎng)規模大幅增加的重要推動(dòng)力。
研究機構莫尼塔的報告指出，目前國內市場(chǎng)對氫能使用存在一個(gè)明顯的誤區，即將氫局限于傳統化工生產(chǎn)的單一場(chǎng)景。事實(shí)上，氫能作為儲能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)能源供應端融合。
對于氫能和燃料電池汽車(chē)的發(fā)展，諸多與會(huì )專(zhuān)家提出了以下建議：
一是盡快明確氫氣的“身份”。當前，我國對氫氣按照?；愤M(jìn)行重點(diǎn)監管，這導致加氫站在規劃、用地和建設層面困難重重。如果把氫氣看作一種燃料，就需要摘掉?；返?ldquo;帽子”，同時(shí)明確相應的主管部門(mén)。
二是針對制氫、儲氫、加氫、運氫等一系列環(huán)節，明確技術(shù)標準和檢測體系。有了清晰的標準體系，整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì )更有方向性和針對性，也能激勵社會(huì )資本參與其中。
三是集中精力開(kāi)展燃料電池系統的關(guān)鍵零部件技術(shù)攻關(guān)。要推動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)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(lái)越受關(guān)注。”上海重塑能源科技有限公司董事長(cháng)兼首席執行官林琦表示，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(mén)之間的通道、承擔行業(yè)標準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)等方面需承擔起應有之責任。
