氫能源是能源結構轉型的重要方式,到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,氫能源將占整個能源消耗量的大約20%。預計到2030年,全球燃料電池乘用車將達到1000萬輛至1500萬輛,能夠催生相當于2.5萬億美元的商業(yè)價值。
氫能,雖然有著“終極能源”的稱號,但是一直有人持懷疑態(tài)度。“鋼鐵俠”馬斯克甚至認為,哪怕制取氫用的是清潔能源,氫能經(jīng)濟也“極為愚蠢”。
今年以來,氫能經(jīng)濟發(fā)展似乎按下快進鍵。10月11日,國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司司長王思強表示,氫能也是我國能源革命重要的探索方向。“從長遠來看,可以在高碳排放的工業(yè)和電力領域替代煤炭、天然氣等化石燃料,特別是在交通領域,氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優(yōu)勢。”王思強說。
國際:從“黑科技”走進現(xiàn)實
最輕氣體正在承擔最“重”任務,未來“黑科技”也已走進現(xiàn)實。
氫身為第一元素,兼具能量效率高、清潔零碳的多重優(yōu)勢。在1個標準大氣下,1千克氫氣可以釋放約39千瓦時電能,按500千米耗電80千瓦時電計算(以豐田Mirai為例),用60升高壓罐裝需要加壓到639個大氣壓,目前70兆帕的高壓儲氫罐即可實現(xiàn)。
“氫能與燃料電池是全球能源技術革命的重要方向,也是汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的戰(zhàn)略制高點。”中國工程院副院長鐘志華院士表示。
一場爭搶未來氫能制高點的競爭已經(jīng)在世界各國展開。
在美國,氫能經(jīng)濟藍圖早在2001年就曾被提及:在未來,消費者將像現(xiàn)在獲取汽油、天然氣或電力那樣方便地獲取氫能。2003年,美國就啟動了總額超過12億美元的氫燃料計劃,目前已步入以技術研發(fā)、示范為起點的系統(tǒng)化實施階段。最新數(shù)據(jù)顯示,美國在運加氫站55座,在建65座。一家加氫站供應商甚至宣布,其氫氣定價可能每公斤會少于10美元,這一水平被視為氫能價格的關鍵里程碑。
在歐洲,歐盟25國促成的歐洲研究區(qū)專家認為,到2020年,成員國中會有5%的新型汽車和2%的船舶使用氫能產(chǎn)品;到2030年后,其市場占有率不斷提高,預計屆時氫能制造主要來自于可再生能源和先進的核能。其中,德國在氫能和燃料電池技術上處于領先地位。
在日本,1993年啟動的世界能源網(wǎng)項目目標就是構建全球能源網(wǎng)絡以實現(xiàn)氫能的高效供應、輸送和利用。氫能甚至已經(jīng)成為日本的基本戰(zhàn)略,2050年,日本希望將氫氣作為可再生能源后的另一種新能源,并且制定了使價格從2030年的3美元/千克降至2050年2美元/千克的目標。
2017年,國際氫能源委員會發(fā)布全球首份《氫能源未來發(fā)展趨勢調研報告》指出,氫能源是能源結構轉型的重要方式,到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,氫能源將占整個能源消耗量的大約20%。預計到2030年,全球燃料電池乘用車將達到1000萬輛至1500萬輛,能夠催生相當于2.5萬億美元的商業(yè)價值。
擔任國際氫能源委員會聯(lián)席主席的豐田汽車董事長內山田竹志表示:“21世紀的世界必須向擴大使用低碳能源的方向轉型。氫能源在能源轉型方面是不可或缺的。”另一位聯(lián)席主席Benot Potier(Air Liquide公司的會長兼CEO)表示:“氫能源是特定領域和地區(qū)能源結構轉型過程中不可或缺的。越早利用氫能源,我們就能夠越早享受到氫能源帶給經(jīng)濟和社會的好處。”
國內:多地發(fā)力集群化發(fā)展
《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016~2030年)》明確將氫能與燃料電池技術創(chuàng)新列為重點任務之一,相關企業(yè)已行動起來。2018年2月11日,中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟宣告成立,成員包括國家能源集團、中國鋼研、同濟大學、中國一汽、東方電氣等多家企業(yè)和科研機構。該聯(lián)盟日前發(fā)布《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》認為,未來氫能在我國終端能源體系占比至少要達到10%。
一些地方政府陸續(xù)發(fā)力,制定了較大規(guī)模的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,氫能產(chǎn)業(yè)也在蓬勃發(fā)展中呈現(xiàn)集群化規(guī)模化的特色。
京津冀地區(qū)憑借清潔奧運之名,正在加速發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。張家口已明確將采用氫燃料電池客車服務2022年冬奧會。2018年,張家口市將建成4座加氫站,未來全市19個區(qū)縣將實現(xiàn)加氫站全覆蓋,公交車全部實現(xiàn)氫燃料電池化發(fā)展。作為清華大學的孵化企業(yè),北京億華通正在聯(lián)合張家口政府共同建設氫能綜合利用產(chǎn)業(yè)體系,并規(guī)劃建設京張奧運氫能高速公路,以及多個風光電氫綜合能源利用示范項目。
珠三角地區(qū)憑借制造業(yè)優(yōu)勢走在全國前列。目前,佛山(云浮)產(chǎn)業(yè)轉移工業(yè)園在上游引入加拿大巴拉德、美國普頓制氫、廣東聯(lián)悅制氫等制氫儲氫企業(yè);中游引入東風特商、飛馳氫能客車等整車企業(yè);下游引入深圳中博源燃料電池分布式發(fā)電、新能源車推廣運營等項目企業(yè)。未來佛山云浮將設立10億元氫能產(chǎn)業(yè)股權投資基金和30億元氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金,并將在2019年投入使用十座加氫站,力爭實現(xiàn)1000輛氫能公交車示范運營項目。
長三角地區(qū)呈現(xiàn)多點開花態(tài)勢。上海則是當之無愧的龍頭,同濟大學早在“十二五”期間,便與一汽集團、東風汽車、奇瑞汽車和長安汽車分別打造了燃料電池轎車。《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》明確提出到2020年,要建成5~10座加氫站、2個乘用車示范區(qū),推動燃料電池公交、物流車輛試點。龍頭帶動效應下,“長三角”氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)多點突破態(tài)勢。江蘇省如皋市著力打造“氫經(jīng)濟示范城市”,開發(fā)區(qū)內集聚了康迪、陸地方舟、青年亞曼、金杯、英田、賽麟等6家整車廠,以及百應能源、碧空氫能、江蘇清能、美國安思卓制氫設備等一批燃料電池關鍵零部件生產(chǎn)企業(yè),將形成年產(chǎn)6000套燃料電池系統(tǒng)的能力。張家港市作為“富氫”城市,擁有東華能源、華昌化工等優(yōu)質副產(chǎn)氫資源,集聚了富瑞特裝、圣達因等氫儲運企業(yè),目前已經(jīng)有一座加氫站在運營。
山東則瞄準“氫谷”發(fā)力。日前發(fā)布的《山東省新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2018-2028年)》提出,要加快布局氫能前沿產(chǎn)業(yè)、培育壯大氫能特色產(chǎn)業(yè)集群、組織實施氫能產(chǎn)業(yè)與應用融合示范區(qū)。濟南、濱州等地先后提出“中國氫谷”和“氫能園區(qū)”等構想。山東車企如濰柴集團、中通客車、中國重汽等均積極參與氫燃料汽車發(fā)展。
產(chǎn)業(yè):快進中勿忘隱憂
中國能夠加速發(fā)展氫能的優(yōu)勢在于具有豐富的氫源基礎。據(jù)統(tǒng)計,2017年我國氫氣產(chǎn)量約為2100萬噸,其中用于生產(chǎn)合成氨、甲醇的原料氫占比約65%,用于石油煉制加氫等的占比約33%,工業(yè)氫氣占比約2%。
當然,氫燃料電池汽車發(fā)展熱背后的一個原因在于,純電動汽車補貼已開始退坡,而氫燃料電池汽車的補貼仍然堪稱豐厚。
全國政協(xié)副主席、科技部原部長萬鋼指出,中國燃料電池汽車最大的技術特色就是電—電混合動力系統(tǒng),目前取得了明顯進步,但當前商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化滯后,特別是還沒有建立起產(chǎn)業(yè)生態(tài)和市場。
對產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)核心技術的研發(fā)不容忽視。9月份,行業(yè)領軍企業(yè)——加拿大巴拉德動力系統(tǒng)公司與濰柴動力股份有限公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關系的消息引發(fā)關注。
據(jù)悉,濰柴動力將投資1.63億美元認購前者19.9%的股份,成為其最大單一投資者。同時,兩家公司將在山東成立合資企業(yè),研發(fā)生產(chǎn)“氫燃料電池動力系統(tǒng)產(chǎn)品”供中國市場使用,并擁有巴拉德下一代電堆及模組技術產(chǎn)品在中國市場的獨家權利。
據(jù)了解,濰柴動力此次購買的是巴拉德“下一代LCS電堆”的獨家生產(chǎn)和基于LCS燃料電池模塊組裝的授權,該技術預計2019年年底正式發(fā)布,與現(xiàn)有的9SSL電堆相比,該技術從性能、壽命和成本等方面均有較大提高。但最為核心的膜電極制造技術,巴拉德公司一直沒有開放。
此前,已有國內企業(yè)國鴻氫能購買了巴拉德上一代9SSL電堆生產(chǎn)技術,據(jù)媒體報道,國鴻氫能的合資公司和巴拉德簽有5年合計至少1.5億美元獨家膜電極的供應協(xié)議,未來5年都有最低采購量的義務。新一代技術的推出,無疑讓已購買老技術的企業(yè)壓力大增。
這還只是電堆一個領域的技術短板,類似的情況還來自于氫能產(chǎn)業(yè)的材料、加氫、儲氫和加氫站運行等多個環(huán)節(jié),由此引發(fā)的思考在于:技術到底能否買來,或者靠市場換來?國鴻氫能的今天,是否會成為濰柴的明天?在核心技術問題上,企業(yè)只有加速關鍵技術的國產(chǎn)化能力,擺脫核心技術受制于人的桎梏,方能取得更大的發(fā)展。
在萬鋼看來,氫能產(chǎn)業(yè)未來要重點解決以下問題:一是產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進度較慢,一些關鍵技術與國外還存在差距,產(chǎn)業(yè)鏈較為薄弱、工程化的能力還須提升。二是在基礎設施方面,制氫、供氫、加氫的系統(tǒng)先進性有待提升,制氫成本亟待降低。三是要加強企業(yè)主體作用、提升技術標準和檢測體系,同時加強國際合面。
中國工程院院士干勇表示,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程,單純靠市場和企業(yè)無法完成,要充分發(fā)揮體制優(yōu)勢,因此國家頂層設計尤為重要。可參考國際有效的氫能項目管理機制,從材料到運輸、加氫到運行的全生命周期,進行清晰、規(guī)范、系統(tǒng)化的頂層設計。
此外,也有業(yè)界人士建議,可通過一定的補貼、稅收、碳交易等政策杠桿,推動氫燃料產(chǎn)業(yè)的前期培育和發(fā)展。