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景春梅:谱写我国氢能产业科学发展蓝图
加入时间:2019-06-17        来源:经济日报


  当前,我国氢能产业发展初具条件,但仍存在关键材料和核心技术尚未自主、基础设施建设不足、商业化推广模式尚未建立等诸多瓶颈。应全面统筹产业发展空间和潜力,进一步加强基础研究,合理掌握终端应用节奏,提前防范产业无序竞争和产能过剩风险,构建我国氢能产业科学发展格局。
  
  近年来,氢能产业的发展在全球范围内备受关注。氢能及燃料电池技术是促进经济社会实现低碳环保发展的重要创新技术,多国政府皆已出台氢能及燃料电池发展战略路线图,将发展氢能产业提升到国家能源战略高度。事实上,发展氢能也是寻求解决能源、资源和环境危机,推动能源革命的有益探索。
  
  我国氢能产业化发展初具条件
  
  经过多年积累,我国氢燃料电池汽车产业初具产业化条件。《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“十三五”国家科技创新规划》和《国家创新驱动发展战略纲要》等都将氢能发展与燃料电池技术创新提升到国家战略高度,列为重点发展任务。尤其是在2019年,我国第一次将氢能相关内容纳入《政府工作报告》,表明国家将更加重视氢能发展。地方政府积极探索实践,制定地方规划和扶持政策,建设氢能小镇或产业园区,形成以北上广为中心的京津冀、长三角、珠三角三大氢能产业先发区域。
  
  大型企业陆续跟进带动产业发展,目前已基本形成氢能研发、制备、储运、应用等完整产业链,上下游协作意识增强,企业间战略合作行动显著增加。从技术层面看,氢燃料电池汽车已进入商业化导入期,可在低速短程乘用和远距离商用方面与纯电动汽车互为补充。目前,我国乘用车燃料电池寿命超过5000小时,商用车燃料电池寿命已超过10000小时,基本满足车辆运行条件;氢燃料电池汽车发动机功率密度达到传统内燃机水平,电堆比功率达到3.0千瓦/升,多项性能指标接近国际先进水平;基于70MPa储氢技术,氢燃料电池汽车续驶里程达到750千米;氢燃料电池低温启动温度达-30℃,车辆整体适用范围基本达到传统轿车水平。
  
  我国氢能产业发展面临四个瓶颈
  
  一是关键材料和核心技术尚未自主。近年来,我国发布一系列政策引导鼓励氢能产业发展,在关键零部件和技术开发方面已有突破。比如,液氢储罐已经可以完全国产化,最大容积可达300立方米;关于氦制冷循环设备方面,我国已掌握核心技术。但与发达国家相比,关键零部件主要依靠进口,燃料电池的关键材料包括催化剂、质子交换膜以及炭纸等材料大都采用进口材料;关键组件制备工艺急需提升,膜电极、双极板、空压机、氢循环泵等和国外存在较大差距;关于氢品质、储运、加氢站和安全标准较少,氢气品质检测和氢气泄露等重要测试装备欠缺,权威检测认证机构尚未形成。
  
  二是加氢基础设施建设不足。“加氢焦虑”成为氢燃料电池汽车发展的重要制约因素。我国氢燃料电池汽车尚处起步阶段,运营车辆较少,营利较困难,加氢站的建设运营无法通过规模经济效应平衡收支,导致建设运营模式不够成熟,加氢设备产业化能力不足、成本偏高。基础设施不足又反过来影响氢燃料电池汽车推广应用。据长城汽车测算,2030年我国至少需要1400座加氢站才能满足主要城市需要。截至2019年3月底,我国实际运营加氢站仅24座,在建20座,主要分布于广东、上海、江苏等省市,多为示范型或为示范型汽车提供加注服务,暂未实现商业化运营。
  
  三是商业化推广模式尚未建立。全产业链成本高是制约商业化运行的重要原因。从制氢环节看,现有制氢技术大多依赖煤炭、天然气等一次性能源,经济性和环保风险依然存在,利用可再生能源则存在效率低、综合成本高等问题;从储氢环节看,虽然加压压缩储氢、液化储氢、有机化合物储氢等技术均取得较大进步,但储氢密度、安全性和储氢成本之间的平衡关系尚未解决,离大规模商业化应用还有距离;从燃料电池看,我国膜电极组件成本约为4000元/千瓦,与国际700元/千瓦差距较大;我国电堆成本为6000元/千瓦,国际指标为1000元/千瓦;从用氢环节看,燃料电池汽车发展缓慢,技术尚不成熟;建设加氢站所需关键零部件没有量产的成熟产品,导致建设成本过高。
  
  四是专项规划和政策体系尚未形成。虽然我国从战略层面肯定氢能及燃料电池产业发展,但专项规划以及政策体系缺位,产业发展方向、目标和重点尚待明确。氢气仍纳入危化品管理,有关主管部门不够明确,加氢站审批难度较大,对产业发展形成较大制约。
  
  促进我国氢能产业健康发展应关注五大问题
  
  一是协调好氢燃料电池汽车与电动汽车的关系。氢燃料电池与纯电动汽车不是相互排斥,在不同应用场景二者可互为补充。相对于远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等交通方式,氢燃料电池汽车具有清洁零排放、续航里程长、加注时间短等特点,是适应市场需求的最佳选择。燃料电池汽车能满足-30℃高寒地区的使用需求。因此,应适时将新能源汽车产业化重点向燃料电池汽车拓展,在运输需求大以及环保要求高的区域优先开展氢燃料电池汽车示范应用,以点带面,推动产业又快又稳发展。
  
  二是统筹产业发展空间和潜力。目前,尽管氢能产业在我国热度很高,但产业发展尚待明确时间表和路线图。应认真研究氢能技术和产业发展趋势,科学预判技术突破和试验示范方案的时间节点、商业化应用的发展规模和生产成本,合理测算新能源汽车增量空间,以及燃料电池汽车对柴油车、重卡车的替代空间。应细致分析氢燃料、电池和汽车等各环节的经济性,包括制氢成本、氢燃料与传统化石能源的比价关系、氢燃料电池发电合理价格水平,为有关政策制定提供参考依据。
  
  三是财政资金应重点发力基础研究。长期以来,我国科技领域基础研究实力较为薄弱,独到创新不多。实际上,基础研究的厚积薄发才是产业可持续发展的动力源泉。当前,我国车用氢能燃料电池铂担量高,膜电极、双极板等关键部件寿命短,衰减机制尚不明确,控制策略也有待完善。为使燃料电池产业化拥有足够的技术支撑,迫切需要加强燃料电池的材料新体系及其电化学机理过程的研究,政府资金应在基础研究环节集中发力,尽快突破核心技术和关键材料瓶颈。
  
  四是自主创新尚未突破前应合理掌握终端应用节奏。近年来,我国企业不断进行自主研发,但与国际领先水平仍存在明显差距,燃料电池核心技术和关键材料仍掌握在加、美、日、韩、德、法等发达国家手中。在此背景下,如果我国过快拓展终端应用市场,将致使产业链利润大幅外流,出现“花自己的钱,帮别人开拓市场”的尴尬局面,抑或在国际经贸关系不佳时处于技术受制于人的被动境地。
  
  五是防范产业无序竞争和产能过剩风险。氢能产业横跨能源、材料、装备制造等多个领域,既能有效带动传统产业转型升级,又能催生新产业链,整合带动效果突出。因此,地方政府发展氢能的积极性颇高,多地发起氢能产业园区建设。据不完全统计,目前地方政府规划的氢燃料电池电堆总产能超过1500兆瓦,氢燃料电池汽车产能总计近万辆。我国氢能产业化尚处于起步阶段,市场容量有限,关键技术、经济性及基础设施等均存在瓶颈,短时间内这些产能很难充分释放,一旦规划实施有可能面临产能过剩风险。

(责任编辑:书雪)
 
 
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