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“到2050 年, 氢能源需求将是目前的10 倍,预计到2030 年全球燃料电池乘用车将达到1000 万至1500 万辆.”根据国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,氢能源以其绿色、高效、应用范围广等优势,成为全球最具发展潜力的清洁能源.
在巨大的市场潜力的吸引下,一些国家与地区进行了氢能相关的路线规划与产业化路径研究,各大汽车公司与能源企业纷纷加大了对氢能的研发投入.近年来,在国家科技计划和产业技术创新工程的支持下,我国加大了对氢能燃料电池汽车的研究、开发、示范、运营的工作,在燃料电池电堆系统、整车研发体系和制造能力上取得了一定的成果,并进行了系统的示范运行,涌现出一批燃料电池发动机生产企业.但伴随着技术的不断进步与产业化的逐步推进,诸多问题也随之显现.
为进一步探讨氢能在交通方面的发展,建立产业化应用的生态体系,寻求其在交通等领域的应用与商业模式,清华大学、中国电动汽车百人会与国际氢能委员会于6 月28 日在清华大学举办了以“突破核心技术,打造产业生态”为主题的“氢能产业创新发展论坛”,邀请了来自国内外政府与相关部门的领导、氢能产业研究的专家学者以及汽车、能源、等领域的企业代表就以上相关问题进行了深入交流.
中国科学院院士、中国电动汽车百人会学术委员会主席徐冠华主持了此次论坛；清华大学校长邱勇、中国电动汽车百人会理事长陈清泰为论坛致辞；全国政协副主席万钢,中科院院士、清华大学教授欧阳明高,中国工程院院士干勇,国家能源集团总经理、中国工程院院士凌文,现代汽车集团副会长、国际氢能委员会联席主席Yang Woong-chul,以及来自北汽、丰田、长城汽车、巴拉德、液化空气等单位的嘉宾发表了精彩演讲.
氢能将是未来能源领域的制高点
与其他能源相比,氢能具有明显的提取与应用优势,它不仅可通过传统的化石能源提取,还可以通过可再生能源制备,并具有燃热值高、清洁无污染、利用形式多样、储运方便等优点.邱勇在致辞中指出,氢能是能源转型的重要方式,具备推动经济可持续发展的潜力.巨大的市场潜力使得各国和各大企业加大了对氢能产业的研发,希望通过发展氢能来解决能源安全,并掌握国际能源领域的制高点.
比如,日本企业已经开始利用太阳能电解水制氢、从生物和农业废料中制氢的技术路线,并建造出兆瓦级的可再生能源加氢站,并以此作为燃料电池汽车的基础配套设施进行建设与推广,此外还形成了分布式燃料电池系统并开始进行普及.在德国、美国等国家,相关的研究和应用也在持续进行当中.与此同时,氢燃料电池及其氢燃料电池汽车的研发与应用也得到迅速发展,商业化应用提速迅猛,以奔驰、丰田、现代为代表的企业纷纷推出了相关的车型.
在我国,也高度重视氢能与燃料电池汽车产业的发展.近年来,国家相关部委密集出台政策,大力支持燃料电池汽车产业发展.《中国制造2025》、《汽车产业中长期发展规划》、《“十三五”交通领域科技创新专项规划》等纷纷将发展氢能与燃料电池技术列为重点任务,将燃料电池汽车列为重点支持领域.《节能与新能源汽车技术路线图》中明确提出：2020年实现1 万辆级规模在特定地区公共服务用车领域的示范应用,建成100座加氢站；2025 年实现5 万辆规模的应用,建成300 座加氢站；2030 年实现100 万辆燃料电池汽车的商业化应用,建成1000 座加氢站.
“氢能是一种绿色高效的二次能源,具有来源广、热值高、清洁无污染、利用形式多样、储运方便和安全性好等优势,普遍认为,氢是能源领域的未来之星.”陈清泰指出,我国和地方政府相继出台了一系列指导性文件,在研发产业基础设施等方面提供了政策支持,引导并鼓励氢能和氢燃料电池技术的开发.国内的大学、研究机构和汽车企业加大了研发投入强度,并取得了阶段性的进展.
邱勇表示,清华大学汽车系早在2004 年就在欧阳明高院士的带领下,组建了车用氢燃料电池研发团队,主持了国家多个重大项目,化工系、材料系也分别在储氢、碳纳米管、燃料电池催化剂等方面做了大量的工作,取得了初步的成果.
在基础研究方面,我国车用燃料电池取得了一定进展,燃料电池的材料也得到明显的提升,商业化的示范运行正在铺开.上海、武汉、山东等地都开展了氢燃料电池相关项目研究与合作,我国氢燃料电池企业也在积极推进与国际燃料电池领导企业的合作,并不断深化,对产业链的布局也更加全面.
氢能产业化仍得爬坡过坎
近年来,在国家科技计划和产业技术创新工程的支持下,我国开展了氢能燃料电池汽车的研究、开发、示范、运营的工作,在燃料电池电堆系统、整车研发体系和制造能力上取得了一定的成果,并进行了系统的示范运行.但是,随着技术的不断进步与产业化的逐步推进,一些问题也显现出来.
“一是产业化、商业化进度严重滞后；二是关键技术难题久攻不下、差距明显；三是产业链薄弱,工程化能力不足；四是企业主体作用缺失；五是制氢、供氢、加氢系统落后,造成氢成本剧增；六是技术标准、检测体系严重滞后；七是国际开放合作亟待加强.”万钢指出了氢能产业在未来发展过程中要重点攻关七个问题.
“燃料电池用电催化剂、质子交换膜、炭纸等关键材料的开发,多停留于实验室和样品阶段；空气压缩机和氢气回流泵等关键部件没有稳定的产品且较高.”万钢举例说,氢能燃料电池汽车产业链薄弱,整车企业也没形成稳定的零部件供应体系,工程化和工艺流程创新力不足,导致零部件工艺质量低、产品一致性、可靠性、耐久性不能满足要求.同时,由于规模化供氢体系还不完善,输运成本较高,用氢超过燃油成本,还未形成可持续的商业模式.
陈清泰认为,“氢能产业实现规模化,是一个很长的过程,两三、年不够.”2017 年,全国燃料电池商用车的产量达到了1226 辆,燃料电池电动车开始进入试运行阶段.但是,从运用期向产业化转型是一个十分艰难的过程,一些发达国家和跨国公司对此已经做了长期的努力,有的半途而废,我国企业对此要有充分的准备.
陈清泰指出,有两点值得注意：一是,氢能是一种普适性的能源,氢燃料电池是一种普适性的转换装置,氢能开发和利用中,难度最大、最典型的应用场景是氢燃料电池汽车,把它作为氢能利用的技术突破口是很好的选择；二是,氢燃料电池汽车对储能电池的电动汽车不是一般的替代关系,两者在行驶中都是零排放,在不同的运行场合各有所长.所以从长远来看,要将是车载动力电池的电动汽车与氢燃料电池汽车并行发展,不可顾此失彼.
多方合力构建产业生态系统
氢能产业的发展涉及到跨界技术的协同,涉及到产业链的重建,涉及到产业政策、能源政策、基础设施、商业模式以及技术标准、政策法规等诸多领域的配合,这是一个庞大的系统工程,需要官、产、学、研的齐心协力.陈清泰表示,基于氢能发展具有巨大的正外部性和系统性,政府应该承担起统筹各方、促进建立良好的产业生态的责任,发展过程的推动力应该充分发挥市场的力量.
干勇表示,首先要充分发挥体制优势.氢能的应用牵扯到一系列的综合技术,从材料到运输、加氢,乃至最后运行的全生命周期,需要一个清晰的操作路径,国家顶层设计尤为重要.可参考国际有效的氢能项目管理机制,进行规范的、系统化的顶层设计并实现系统化.此外,有企业代表表示,可适当通过一定的补贴、税收、碳交易等政策杠杆,推动氢燃料及相关企业的发展.
在关键技术开发上,企业也要发挥各自的优势,加快氢能产业发展速度.目前,中船重工、中材科技、神华集团等企业在制氢技术、制氢能力、车载供氢及氢能储运方面各有成就.国内氢能行业相关企业必须加大研发和技术投入,未来才能在氢能领域取得领先地位.北汽集团总经理张夕勇表示,可通过组建产业联盟的方式,将国内汽车企业、能源企业、科技企业和研发机构、高校汇聚在一个平台上,设立专项基金,通过技术引进、技术合作、产业孵化等方式,支持基础共性技术的研究和核心关键技术的研究,为技术突破提供有力的支撑.
张夕勇还建议,可以综合考虑制氢的条件、减排需求等因素,选择一批城市开展氢燃料电池汽车的推广试点,从细分市场确定商业推广、加氢设施建设等方面,从政策引导、推广规划、推广运营补贴等方面加强政策的引导和支持,探索加氢站和加油站、充电站合建的建设模式,解决加氢站城市用地比较难和安全管理问题.
国际氢能委员会联席主席YangWoong-chul 表示,国际氢能委员会将致力于多边的国际合作,在全球范围内进一步发挥氢能委员会的作用,帮助企业实现氢能技术方面的创新,并与各个成员国家和企业来建立一个更加繁荣的氢能技术发展环境.
目前,我国氢能产业刚刚起步,和其他产业一样,在发展壮大的过程中不可避免地会遇到一些问题,但是随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展,随着国家对氢能产业的加强重视和企业的自我提升,在以市场为导向、以企业为核心、产学研协同创新的驱动模式下,对于推进氢能产业发展,实现燃料电池产业化,构建良好产业生态起到积极作用.
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参考文献：
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