氫能全產(chǎn)業(yè)鏈如何進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用？這里給出答案

9月12日，第二屆智領(lǐng)未來·氫聚人才“‘興濱雄綠色轉(zhuǎn)型與人才驅(qū)動(dòng)’聚焦氫能機(jī)遇與人才發(fā)展”論壇在大興國際氫能示范區(qū)舉行。論壇安排京津冀氫能全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新應(yīng)用專題分享環(huán)節(jié)，氫能研究機(jī)構(gòu)和頭部企業(yè)專家介紹經(jīng)驗(yàn)、分享見解，展望氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。記者在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)要梳理了部分專家觀點(diǎn)。

制氫：大規(guī)模電解水制氫的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

制氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的起點(diǎn)，目前比較成熟的制氫技術(shù)路線主要有化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫、電解水制氫。其中，電解水制氫不產(chǎn)生碳排放，可結(jié)合風(fēng)力、光伏發(fā)電等可再生能源，是真正的“綠氫”，目前需要降低成本，以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

天津市大陸制氫設(shè)備有限公司總工程師許衛(wèi)介紹，堿水電解槽技術(shù)成熟、成本較低，占2018—2022年全球電解槽出貨量70%以上，是未來一段時(shí)間大規(guī)模電解水制氫的主要技術(shù)路線。許衛(wèi)表示，大規(guī)模制氫系統(tǒng)的首要關(guān)鍵詞就是“大規(guī)模”，更大的電解設(shè)備可降低投資和運(yùn)行成本，更適應(yīng)市場(chǎng)需求。

電解水制氫主要消耗電能和水，不同來源的電能成本不同，各地在峰谷電價(jià)、階梯水價(jià)方面的政策也有差異，意味著同樣的制氫設(shè)備，在不同的地方生產(chǎn)氫氣的成本并不一致。許衛(wèi)表示，在水資源豐富地區(qū)，如我國西南部，利用風(fēng)力和光伏發(fā)電制氫，可實(shí)現(xiàn)最低成本。

大興國際氫能示范區(qū)企業(yè)——北京億華通(19.720, -0.85, -4.13%)科技股份有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官李飛強(qiáng)表示，電解水制氫的設(shè)備、用水、運(yùn)維成本并不高，其80%—90%的成本取決于電價(jià)，因此下一步發(fā)展重點(diǎn)是擴(kuò)大規(guī)模、降低成本，實(shí)現(xiàn)高利潤的“綠氫”。

在北京明陽氫能科技有限公司解決方案部總監(jiān)葉鑫看來，電解水制氫設(shè)備的大型化、輕量化、模塊化非常重要，為提升系統(tǒng)整體效率、降低成本，除了需要考慮水耗、電耗之外，還應(yīng)該注重系統(tǒng)整合能力。

許衛(wèi)表示，大規(guī)模電解水制氫面臨成本、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)三方面挑戰(zhàn)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定，電解水制氫屬于危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)項(xiàng)目，只能在化工園區(qū)落地，而“化工”是許多地方產(chǎn)業(yè)禁限目錄的“?？?rdquo;。“這個(gè)規(guī)定限制了很多綠氫項(xiàng)目”，許衛(wèi)介紹，近年來山東、河北、內(nèi)蒙古等省份已經(jīng)在地方政策層面有所突破。

儲(chǔ)運(yùn)：液氫和管道輸氫商業(yè)化路徑成熟

就當(dāng)前技術(shù)水平和應(yīng)用場(chǎng)景而言，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸結(jié)合度很高，可合并研究，高效、低成本的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的必要保障。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師謝秀娟表示，依托國家重點(diǎn)專項(xiàng)以及地方項(xiàng)目支持，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)郊幼⒌臍錃鈨?chǔ)運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)突破和裝備的自主可控發(fā)展。

謝秀娟介紹，目前常用的氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式是壓縮氫氣+長管拖車，此外，液氫和管道輸氫的商業(yè)化路徑也相對(duì)成熟，而固態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)有機(jī)氫、載體儲(chǔ)氫等技術(shù)正在進(jìn)一步研究中。其中，液氫儲(chǔ)氫密度高，安全性也更好，特別是大規(guī)模運(yùn)用后，具有儲(chǔ)運(yùn)量大、充裝快、占地小等優(yōu)勢(shì)。

中科院理化所的前身是國家低溫中心，參與大量重點(diǎn)低溫項(xiàng)目，于1956年在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)氫氣液化，近年來逐漸打通核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備、工程應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化全鏈條。謝秀娟表示，國內(nèi)液氫發(fā)展迅猛，已經(jīng)突破5噸及以下氫液化裝備研制，未來還將實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)液氫產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉?。謝秀娟表示，2024年8月，液氫壓力容器有了第一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，“現(xiàn)在的‘卡點(diǎn)’是液氫的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，要讓液氫罐車真正上路。”

國家管網(wǎng)工程技術(shù)創(chuàng)新公司氫能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人邵強(qiáng)則表示，管道輸送是打通制氫和用氫“最后一公里”的有效方式。他分析，氫資源的市場(chǎng)分布與天然氣基本一致，都是從西部地區(qū)、三北地區(qū)向東部地區(qū)輸送，與“西氣東輸”整體流向相同。隨著未來市場(chǎng)需求增加，中長距離儲(chǔ)運(yùn)需求將推動(dòng)純氫或摻氫管道建設(shè)。

邵強(qiáng)介紹，純氫管道是公司重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)，也是有望最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的方向。在運(yùn)輸量較高且穩(wěn)定的情況下，相比長管拖車或液氫槽車，管道運(yùn)輸具有成本優(yōu)勢(shì)。李飛強(qiáng)也認(rèn)為，如果建成國家級(jí)輸氫管網(wǎng)，依靠風(fēng)力、光伏發(fā)電的龐大產(chǎn)能布局，完全可以實(shí)現(xiàn)低成本離網(wǎng)制氫。

邵強(qiáng)展望，純氫、摻氫管道的關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和制造，將成為氫能儲(chǔ)運(yùn)賽道的投資風(fēng)口。他建議國家層面加快完善氫能領(lǐng)域的長效監(jiān)管機(jī)制，推動(dòng)氫氣管道建設(shè)。

用氫：燃料電池技術(shù)推動(dòng)車船能源變革

氫燃料電池技術(shù)一直被公認(rèn)為是解決當(dāng)今交通能源和環(huán)境問題的最佳方案之一，為能源動(dòng)力變革帶來重大契機(jī)。李飛強(qiáng)介紹，國內(nèi)車用燃料電池技術(shù)高速發(fā)展，90%多的膜電極、電堆等關(guān)鍵零部件已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化應(yīng)用，國內(nèi)企業(yè)已全面覆蓋催化劑、氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、膜電極等關(guān)鍵材料，已經(jīng)自主掌握大部分核心技術(shù)，在可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和成本方面都有大幅提升。

李飛強(qiáng)認(rèn)為，車用燃料電池技術(shù)的下一個(gè)重要目標(biāo)是大幅降低成本，主要依靠掌握核心技術(shù)和加大規(guī)模。他預(yù)測(cè)，2025年以后，材料成本可以控制到1000元/千瓦，到2030年有望控制到200元/千瓦。

李飛強(qiáng)建議，將示范政策擴(kuò)大到全國范圍，給予終端用戶更多政策和補(bǔ)貼，推動(dòng)氫能車輛普及。例如，陜西省全域?qū)嵭袣淠苘囕v高速免費(fèi)，車輛全生命周期可節(jié)省200萬元運(yùn)輸費(fèi)，有效刺激終端用戶使用意愿。

相比于道路車輛，水運(yùn)領(lǐng)域綠色交通推進(jìn)比較緩慢。大興國際氫能示范區(qū)企業(yè)——北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司副總經(jīng)理、科技部船舶重大專項(xiàng)課題負(fù)責(zé)人朱俊娥介紹，目前我國船舶保有量在12萬艘數(shù)量級(jí)，柴油動(dòng)力船舶的能耗和環(huán)保問題較大，2020年，船舶二氧化碳排放量達(dá)到1200萬噸，占整個(gè)交通運(yùn)輸領(lǐng)域排放量的12.6%，推動(dòng)水運(yùn)交通綠色化非常重要。

朱俊娥在《大功率燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用與進(jìn)展》主題分享中介紹，氫燃料電池在船舶方面的應(yīng)用，主要集中在船舶、內(nèi)河、近海等場(chǎng)景，以客船、渡船、內(nèi)河貨船、拖輪等類型為主，以及部分海上工程船、滾裝船，且裝機(jī)功率整體偏低。

案例分析顯示，近年來船舶尤其是海船對(duì)于燃料電池功率的需求逐漸增大，達(dá)到兆瓦級(jí)。朱俊娥表示，相比道路交通場(chǎng)景，船舶保有量小、建造成本高，對(duì)動(dòng)力的需求更高，加氫、儲(chǔ)氫的技術(shù)難度及對(duì)安全性的要求也更高，因此，船用燃料電池的發(fā)展要遠(yuǎn)慢于車載應(yīng)用。

朱俊娥表示，目前國際海事局已經(jīng)出臺(tái)燃料電池臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，船用燃料電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基本框架已經(jīng)成型，氫璞創(chuàng)能正在開發(fā)船用大功率燃料電池系統(tǒng)，功率有望達(dá)到500千瓦級(jí)。她認(rèn)為，車用燃料電池應(yīng)用示范為全行業(yè)打下良好基礎(chǔ)，成為船用燃料電池發(fā)展的重要參考。

氫能是2024年全國兩會(huì)《政府工作報(bào)告》中提出重點(diǎn)發(fā)展的前沿新興產(chǎn)業(yè)，也是新質(zhì)生產(chǎn)力的重要方向。京津冀三地氫能“制、儲(chǔ)、運(yùn)、用”產(chǎn)業(yè)鏈形成緊密協(xié)同關(guān)系，氫能已經(jīng)成為三地合力實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型的重要選擇。

此間分析人士指出，6位業(yè)界專家的主題分享充分說明行業(yè)現(xiàn)狀，當(dāng)前我國氫能產(chǎn)業(yè)全鏈條已不存在明顯技術(shù)瓶頸，氫能產(chǎn)業(yè)正處于進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用的黃金機(jī)遇期。下一步，應(yīng)重點(diǎn)拓展氫能應(yīng)用場(chǎng)景，促進(jìn)氫能技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，需要有關(guān)方面從政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定、法規(guī)修訂等方面給予支持。