氢能产业化发展需稳步推进

文 本刊记者 冯为为

尽管20世纪60年代就已被应用于航天领域，被称为21世纪的“终极能源”，跨越两个世纪，一直被提起，却难以产业化发展，这就是存在广泛、清洁可再生，被视为解决能源资源问题和环境危机的未来途径之一，备受关注的氢能发展现状。近日，中国氢能联盟与同济大学校联合发布的《中国氢能源及燃料电池产业发展研究报告》指出，预计到2050年，氢在我国终端能源体系占比至少要达到10%，成为我国能源战略的重要组成部分。一石激起千层浪，有关氢能产业化发展问题，被业界广泛探讨。

国家能源局能源节约和科技装备司司长王思强也在公开场合表示，氢能也是我国能源革命重要的探索方向，我国有关部门将研究制定我国氢能发展路线图，明确氢能发展战略定位、目标和任务；同时研究设立一批示范工程，推动氢能与可再生能源结合、燃料电池分布式发电、氢储能以及氢燃料电池交通等多元化应用；加快组织突破氢燃料电池等关键技术装备，完善有关技术标准及检测、认证和监管体系，统筹推动氢能产业高质量发展。

有了国家的计划与推动，氢能发展无疑将会更上新台阶。但在具体政策及路线图出来之前,大规模利用、发展氢能还有很多问题需要解决，氢能发展能否在最短的时间内形成产业化，还需大量的技术创新和探索。

客观对待优势与短板

近年来，氢能在我国的发展热度不断提升，氢能相关技术装备也不断加快发展，各种制氢、输运和氢燃料电池技术正在陆续突破。我国出台多项支持氢能和燃料电池发展措施，部分地区开始布局发展氢能产业，把发展氢能作为推动地方高质量发展与转型升级的重要引擎，氢燃料电池汽车如雨后春笋相继涌现。

王思强表示，氢作为一种清洁高效的能量载体，从长远来看，可以在高碳排放的工业和电力领域替代煤炭、天然气等化石燃料，特别是在交通领域，氢能燃料电池在替代燃料与零排放方面具有无可比拟的优势。

“氢能属于零碳能源，其利用的最终产物只有水。而且氢能非常高效，热值是汽油的3倍，氢燃料电池的效率可达60%。”中国氢能联盟专家委员会主任余卓平表示，氢能的广泛应用将促进我国能源转型升级。

当前，我国正面临能源革命和产业结构调整的关键期，虽然发展氢能可以替代传统化石能源，既是我国能源安全战略的重要组成部分，也是优化能源消费结构的重要途径，但也要清楚地知道，我国发展氢能产业的短板所在。“我国氢能产业发展不平衡、不充分的矛盾非常突出。”王思强说，氢能和氢燃料电池关键技术装备发展滞后，技术标准及检测、认证和监管体系不健全；氢能产业体系和商业模式尚不成熟，缺少统一规划，部分地方发展氢能产业相对无序。

受核心技术和技术设施制约瓶颈，我国氢能相关产品生产的关键材料还未实现国产化，使得我国氢燃料电池发展水平与国际还有较大差距，燃料电池堆还主要集中在中低功率、低温性能，功率密度与国际也存在较明显差距。这就使得，我国氢燃料电池汽车价格远远高于纯电动汽车，氢燃料使用的经济性不能得到充分体现。同时，我国氢能基础设施匮乏，所以要想让氢能产业高质量发展，就必须客观对待氢能的优势及发展的短板，除要思考如何最大限度利用氢能的优势，更要花大力气去剔除短板。目前来看，我国氢能产业化发展，路漫漫，需上下求索。

产业处于发展初级阶段

进入“十三五”时期后，我国多个部委密集出台了支持氢能产业发展的政策。国家发展改革委和国家能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》明确提出，把可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务；把氢的制取、储运及加氢站等方面的研发与攻关、燃料电池分布式发电等作为氢能与燃料电池技术创新的战略方向；把大规模制氢技术、分布式制氢技术、氢气储运技术、氢能燃料电池技术等列为创新行动。科技部和交通运输部出台的《“十三五”交通领域科技创新专项规划》明确提出，推进氢气储运技术发展，加氢站建设和燃料电池汽车规模示范，形成较完整的加氢设施配套技术与标准体系。

在国家政策的大力支持下，国内氢能产业发展步伐明显加快。我国氢能产业发展已初步形成包括制备、储运、应用等环节的完整产业链，形成了以“北上广”为中心的京津冀、长三角、珠三角等主要氢能产业集群，并逐渐辐射到周边地区。例如，河北省张家口市以服务2022年冬奥会为契机，正打造我国北方氢能产业示范基地。去年12月，山东省统一行动，打造氢能全产业链，建设集“氢能源科技园、氢能源产业园、氢能源会展商务区”于一体的“氢谷”。今年1月，武汉市氢能产业发展规划提出，到2025年力争氢能燃料电池全产业链年产值突破1000亿元。

“当前，我国国内煤气化制氢1000万吨，天然气制氢300万吨以上，石油制氢300万吨，工业副产气制氢约800万吨，电解水制氢约100万吨。”余卓平说，利用我国丰富的煤资源与可再生资源制氢，具有较高的经济可行性，完全可以支撑我国氢能产业化发展的愿景。

我国已建成正式运营的加氢站15座，其中10座为固定式，分别位于北京、上海、郑州、深圳、大连、佛山、成都、常熟、六安等城市。可这与日本目前已建成的100座加氢站相比，我国氢能发展基础设施建设就显得严重不足，氢能资源利用率也相对较低。国家信息中心副主任张学颖说，“从整体来讲，我国氢能产业还处于发展的初级阶段。”因此，氢能实现可持续开发及大规模利用，还需时日，其产业化发展目标只能稳步推进，所以中国进入“氢能社会”还有很长的路要走。

急需构建产业生态系统

目前，我国的长续航里程运营型氢燃料电池车已经突破百辆，其中辽宁新宾有50辆、河北张家口有70辆、上海有100辆，广东佛山有35辆，氢能在交通领域的应用已取得巨大突破。专家表示，今后氢燃料电池不仅交通领域，其他发电领域也可以使用。即使在交通领域，也不仅局限于燃料电池的公共汽车，而且可以有燃料电池的船舶，甚至燃料电池的轻轨火车。据中国汽车工业协会预测，到2030年，我国燃料电池和氢能汽车的产值有望突破万亿元大关。因而要实现氢能产业化发展，目前最重要的任务就是构建氢能源的产业生态系统，解决当前所有人都关心的氢燃料电池系统的购车成本、运行环境和运行成本等问题，包括续航里程、加氢时间以及经济上的可行性等。

就我国中国氢能产业发展现状而言，解决氢能发展经济性问题，突破制约产业发展多个环节存在的“卡脖子”技术是当务之急。如，储氢环节，车载储氢罐和碳纤维是瓶颈；加氢站环节，氢气压缩机和加氢机技术与国外差距较大；燃料电池环节，双极板表面处理、膜电极喷涂设备等是弱项。这些“卡脖子”技术导致了我国氢能利用成本居高不下。

其实，氢的成本并不高，余卓平算了一笔账，在我国目前技术条件下，生产一公斤氢气大约需要40元钱，可供小汽车跑100公里。燃油车跑相同的里程大约耗费7升油，以目前油价计算，花费40元至50元。他表示，也就是说，氢能使用成本与汽油已经相当接近了。

因此，完善构建氢能产业完整生态，解决经济可行问题，核心技术创新是关键。

目前，我国乘用车氢燃料电池寿命超过5000小时，商用车氢燃料电池寿命超过1万小时；氢燃料电池发动机功率密度已达到传统内燃机水平；氢燃料电池汽车续驶里程达750公里；氢燃料电池低温启动温度达零下30℃。尽管如此，“我国氢燃料电池发展水平与国际差距还比较大。”张学颖如是说。

创新核心技术，降低氢能利用全产业链成本，是一项系统工程。氢能产业链包括从制氢到氢的使用，产业链长、路径多，仅靠企业和市场，是无法搭建起氢能产业的完整生态，还需依靠国家顶层设计。加强顶层设计，将氢能应用纳入国家能源发展规划，在国家与企业和市场的共同推动下，才能构建起氢能产业完整生态系统，氢能利用才能实现经济上的可行，氢能才能有产业化发展的坚实基础，氢能才能一步一步实现产业化发展的最终目标。