7月24日,中國(guó)石化集團(tuán)公司舉辦氫能發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì),請(qǐng)了8名院士來(lái)做演講。堪稱(chēng)國(guó)內(nèi)氫能行業(yè)里的頂級(jí)天團(tuán)。研討會(huì)的主題是“解構(gòu)氫能產(chǎn)業(yè),謀劃氫能未來(lái)”,話題泛,但信息量很大。香橙會(huì)研究院以學(xué)習(xí)筆記記之。
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中石化的氫能使命
【稟賦&條件】中石化每年氫氣產(chǎn)量超過(guò)300萬(wàn)噸,占全國(guó)氫氣產(chǎn)量14%左右,有著豐富的氫氣生產(chǎn)和利用經(jīng)驗(yàn)。擁有3萬(wàn)多座加油站,目前已建成若干油氫合建示范站,有著布局加氫站網(wǎng)絡(luò)的天然優(yōu)勢(shì)和實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
【定位】中國(guó)石化提出要打造世界領(lǐng)先潔凈能源化工公司的發(fā)展愿景、構(gòu)建“一基兩翼三新”(以能源資源為基礎(chǔ),以潔凈能源和合成材料為兩翼,以新能源、新經(jīng)濟(jì)、新領(lǐng)域?yàn)橹匾鲩L(zhǎng)點(diǎn))的發(fā)展格局,氫能在其中占據(jù)重要的地位。
【近期任務(wù)】以保障2022年北京冬奧會(huì)氫能供應(yīng)為重要節(jié)點(diǎn),力爭(zhēng)在“十四五”期間形成一定規(guī)模的高純氫產(chǎn)能,布局若干高速氫走廊,構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)鏈和關(guān)鍵材料自主核心技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)體系。
【方向&路徑】隨著技術(shù)日趨成熟、成本大幅下降,氫能正迎來(lái)快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期。氫能發(fā)展前景十分光明,但氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向如何選擇、發(fā)展路徑如何優(yōu)化、發(fā)展時(shí)機(jī)如何把握,仍然存在疑問(wèn)甚至爭(zhēng)議,需要深入研究和探索實(shí)踐。
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中國(guó)工程院能源與礦業(yè)工程局學(xué)部主任蘇義腦等認(rèn)為:國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了氫能熱
氫能是世界公認(rèn)的清潔能源,近年來(lái)燃料電池汽車(chē)迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要窗口期,使得氫能和燃料電池發(fā)展受到廣泛關(guān)注,國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了氫能熱,全國(guó)部分地方政府陸續(xù)出臺(tái)氫能相關(guān)規(guī)劃和支持政策,其核心技術(shù)能力、燃料電池和氫能關(guān)鍵部件與裝備、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等亟待加強(qiáng)。
針對(duì)這些問(wèn)題,中國(guó)工程院先后組織了我國(guó)燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀暨面向2035年的重大戰(zhàn)略研究,中國(guó)氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略研究等咨詢(xún)項(xiàng)目。
目前,我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于培育階段,重點(diǎn)是要做好示范推進(jìn),這需要有實(shí)力的大型企業(yè)來(lái)承擔(dān)相關(guān)示范任務(wù),引領(lǐng)國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
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中國(guó)工程院院士、“煤炭資源與安全開(kāi)采”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任彭蘇萍:中國(guó)發(fā)發(fā)展氫能有煤化工企業(yè)的貢獻(xiàn)
應(yīng)該說(shuō)我們還是歸功于當(dāng)時(shí)克林頓時(shí)期就提出氫能源的問(wèn)題。后來(lái)到小布什時(shí)期就提出把氫能源拱一把,又拱到氫經(jīng)濟(jì),應(yīng)該說(shuō)美國(guó)做了15年的努力還沒(méi)拱起來(lái)。
現(xiàn)在世界上包括Audi、Sunfire、Fuel Cell Energy都在做,美國(guó)能源過(guò)剩,燃料電池發(fā)電沒(méi)市場(chǎng),包括GE三起三落。中國(guó)就是能源質(zhì)量太差,所以中國(guó)還有市場(chǎng)。
現(xiàn)在這么熱實(shí)際上是能源企業(yè),特別是我們化石能源企業(yè)在里面有作用的。中國(guó)對(duì)氫能的推動(dòng)我講的不一定對(duì),實(shí)際上是一大堆煤化工企業(yè)產(chǎn)能相對(duì)過(guò)剩反過(guò)來(lái)思考怎么走。
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中國(guó)工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部副主任,國(guó)家能源集團(tuán)科技委常務(wù)副主任顧大釗:氫能需要國(guó)企央企介入不夠
現(xiàn)在看來(lái)我們的氫能搞的比較熱,但是國(guó)企特別是央企的介入還不夠,希望有中石化這樣的龍頭企業(yè)加入就好得多。
像中石化、國(guó)家能源集團(tuán)這些央企一定要介入關(guān)鍵技術(shù)和裝備的研發(fā),這確實(shí)是必須的。不然的話很擔(dān)心過(guò)了若干年之后我們就變成了一個(gè)市場(chǎng),核心技術(shù)、裝備、標(biāo)準(zhǔn)還在人家手里面。以前我們國(guó)家有很多產(chǎn)業(yè)是有教訓(xùn)的,這次是給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。
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衣寶廉院士講為什么要發(fā)展氫能
人類(lèi)能源是一個(gè)逐漸的減碳過(guò)程,從木材、煤炭、石油、天然氣到氫,這是逐漸來(lái)減碳的。
我們國(guó)家的能源特點(diǎn):貧油,2018年燃油消耗達(dá)到6億多噸,對(duì)外依存度達(dá)70%。少氣,2018年我國(guó)天然氣進(jìn)口超日本,對(duì)外依存度達(dá)到45．3%。
為保證國(guó)家能源安全,減少對(duì)國(guó)際油和天然氣的依賴(lài),我國(guó)也要發(fā)展油、天然氣的替代燃料——?dú)洹?/p>
世界氫能協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)到2050年:全球20%的二氧化碳減排可以通過(guò)用氫能完成,氫能消費(fèi)將占全球能源的18%。
選擇氫做能源載體的原因:
原因一,巴黎協(xié)定。《巴黎協(xié)定》長(zhǎng)期目標(biāo)是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期上升幅度控制在2攝氏度以?xún)?nèi)。氫作為能源載體它有物質(zhì)性、可儲(chǔ)運(yùn),還可以作為貿(mào)易商品,潛在分布廣,可以淡化地緣政治,所以氫作為能源載體是很好的。
原因二,可再生能源高速發(fā)展。可再生能源高速發(fā)展,但可再生能源時(shí)間上不均勻性,催生物理儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能如抽水儲(chǔ)能,各種電池儲(chǔ)能的發(fā)展,但這些儲(chǔ)能只能解決短時(shí)間的可再生能源的不均勻性,不能解決長(zhǎng)時(shí)間如季節(jié)性的不均。
為解決可再生能源長(zhǎng)時(shí)間不均,選擇氫能,采用電解水制氫解決可再生能源的儲(chǔ)存、再分配問(wèn)題,提高可再生能源的利用率。
原因三,燃料電池技術(shù)的突破。豐田在2014年12月15日正式宣布燃料電池車(chē)Mirai公開(kāi)銷(xiāo)售。同時(shí)豐田也宣布5680件燃料電池的專(zhuān)利可以無(wú)償使用,到現(xiàn)在豐田已經(jīng)銷(xiāo)售未來(lái)車(chē)1萬(wàn)多輛,韓國(guó)現(xiàn)代也銷(xiāo)售了1萬(wàn)多輛燃料電池出來(lái)。我們國(guó)家已經(jīng)有6000多輛燃料電池的商用車(chē)在運(yùn)行,主要是大巴和各種特種車(chē)。
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歐陽(yáng)明高院士講氫能存在的合理性
根據(jù)儲(chǔ)能裝置的特性,目前的基本共識(shí)是:
1、動(dòng)力電池是分布式、短周期儲(chǔ)能的最佳選擇,而長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能要靠氫能;
2、在車(chē)下固定式儲(chǔ)能,氫能的成本比電池儲(chǔ)電要低一個(gè)數(shù)量級(jí)(當(dāng)然車(chē)上不是這樣,車(chē)上沒(méi)地方放,只好高壓,成本就上去了),而且可以大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能。儲(chǔ)氫和儲(chǔ)電互補(bǔ)將是未來(lái)的一大發(fā)展趨勢(shì);
3、運(yùn)儲(chǔ)方式比較靈活,例如不一定要在新疆集中式可再生能源基地制氫,也可以在北京,對(duì)穩(wěn)定電網(wǎng)無(wú)論哪里都一樣。氫能是集中式可再生能源大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)存的最佳途徑,一旦可再生能源成本降低,如果到0．1元一度電,儲(chǔ)存成本在總成本中間占的比例就最大,那時(shí)候它的優(yōu)勢(shì)就出來(lái)了,這是它存在的合理性。
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歐陽(yáng)明高院士講未來(lái)智慧能源生態(tài)將有兩個(gè)組合:分別是黃金組合和白銀組合
1、黃金組合——分布式光伏+電池+電動(dòng)汽車(chē)+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈,光伏進(jìn)入2毛錢(qián)電價(jià),電池將會(huì)進(jìn)入5毛錢(qián)一瓦時(shí)的時(shí)代,電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入了億輛時(shí)代;
2、白銀組合——集中式風(fēng)電與光伏+氫能+燃料電池汽車(chē)+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。綜上,我認(rèn)為氫能是新能源技術(shù)體系的重要組成部分,因?yàn)榭稍偕茉瓷蟻?lái)之后氫能才被賦予戰(zhàn)略地位。
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衣寶廉院士系統(tǒng)提出中國(guó)氫長(zhǎng)距離輸送方法:天然氣管網(wǎng)輸氫
我們提出一個(gè)解決氫長(zhǎng)距離輸送方法的建議。
因?yàn)槲覀儑?guó)家東北、西北和西南可再生能源比較豐富,東北和西北風(fēng)能、太陽(yáng)能比較豐富,西南水能非常豐富,所以我們就想利用西南、西北、東北豐富的水電與風(fēng)電、太陽(yáng)能來(lái)電解水制氫,把氫輸送天然氣管網(wǎng),利用天然氣管網(wǎng)把氫和天然氣一起運(yùn)到全國(guó)各地。
國(guó)外現(xiàn)在正在做的是天然氣當(dāng)中氫的含量可以做到5-20%,輸出去的管道要重新布設(shè),用原先天然氣管道比較費(fèi)勁,內(nèi)部還要加一個(gè)涂層。歐盟的計(jì)劃就是在原先天然氣管道的那塊再建一個(gè)運(yùn)輸純氫的管道,所以我們現(xiàn)在國(guó)內(nèi)建議把氫送到天然氣管網(wǎng)。
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中國(guó)工程院院士彭蘇萍:化石能源制氫最便宜
這兩年國(guó)家提出了可再生能源,藍(lán)氫、綠氫的問(wèn)題,我們專(zhuān)門(mén)算了一個(gè)賬,化石能源制氫是最便宜的方法,化石能源制氫是中國(guó)人最熟悉的。日本氫能的計(jì)劃他們有戰(zhàn)略規(guī)劃了,還是煤制氫是主線,因?yàn)槊褐茪浔阋恕?/p>
有的同志提出來(lái)可再生能源制氫,這個(gè)在目前20年范疇內(nèi)還是沒(méi)有機(jī)會(huì)的。
加上碳排放成本,煤制氫還是第一,天然氣制氫第二,化石燃料制氫+CCS大于可再生能源或者核電制氫。
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歐陽(yáng)明高院士梳理純電動(dòng)和燃料電池汽車(chē)的發(fā)展脈:國(guó)家對(duì)燃料電池一直很重視
①“十五”規(guī)劃時(shí)期的“三縱三橫”,燃料電池汽車(chē)是第一重點(diǎn),因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候動(dòng)力電池還真的不行,那時(shí)候鋰離子電池還是鈷酸鋰,根本不行,大家對(duì)純電動(dòng)不看好,那時(shí)候是燃料電池發(fā)展的第一次高潮。
②“十五”只是打個(gè)基礎(chǔ),并不要產(chǎn)業(yè)化。但是“十一五”必須從打基礎(chǔ)到示范考核。
③2008年的時(shí)候,鋰離子電池里的錳酸鋰出來(lái)了,替代了鈷酸鋰,鋰離子電池的革命性突破。“十二五”搞產(chǎn)業(yè)化,產(chǎn)業(yè)化必須提出一個(gè)重點(diǎn)來(lái),08年在金融危機(jī)背景下我們選擇了純電驅(qū)動(dòng)。
“十二五”是新能源汽車(chē)真正產(chǎn)業(yè)化,我們得益于鋰離子電池的革命性突破,大家知道去年鋰離子電池獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),所以如果沒(méi)有技術(shù)的革命性突破,投再多的錢(qián)也是沒(méi)有用的。
由于鋰離子電池的革命性突破,我們真的能到今年實(shí)現(xiàn)500萬(wàn)輛,現(xiàn)在已經(jīng)450萬(wàn)輛,按預(yù)定的國(guó)家規(guī)劃是可以完成的。在全世界所有新能源汽車(chē)規(guī)劃中間只有中國(guó)有希望達(dá)標(biāo),德國(guó)、美國(guó)都是沒(méi)算數(shù),我們是唯一一個(gè),而且占了全球市場(chǎng)的一半以上,這是很不容易的。
④“十三五”期間燃料電池仍然是重中之重,因?yàn)槿剂想姵乇旧硪脖容^貴。也就是說(shuō)燃料電池在我們整個(gè)計(jì)劃這20年都是很重視的,到“十四五”現(xiàn)在正在醞釀,有可能單獨(dú)還弄一個(gè)氫能燃料電池專(zhuān)項(xiàng),說(shuō)明國(guó)家對(duì)這個(gè)技術(shù)一直是很重視。
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歐陽(yáng)明高院士論證燃料電池汽車(chē)為什么不能用傳統(tǒng)化石能源
綜合看一下全鏈條能效分析,如果基于化石能源,汽油的油電混合動(dòng)力是效率最高的,天然氣重整制氫的燃料電池也效率最高,所以豐田說(shuō)效率70%都是基于天然氣,純電動(dòng)用煤電,這三種動(dòng)力系統(tǒng)其實(shí)效率是差不多的,誰(shuí)都爭(zhēng)不過(guò)誰(shuí),都是大概總效率30%幾。只要是化石能源,誰(shuí)都不能說(shuō)自己比別人更好。所以在這種情況下氫燃料電池既然不比油電混合動(dòng)力更好,那我干嗎要用你?邏輯上講不通。所以如果基于化石能源,油電混合動(dòng)力是最合理的選擇。
氫能是新能源技術(shù)體系的技術(shù)組成部分,我不認(rèn)為是化石能源的組成部分,因?yàn)榭稍偕茉瓷蟻?lái)之后氫能才被重新重視,也就是向可再生能源轉(zhuǎn)型,集中式轉(zhuǎn)向分布式,用氫氣、電池儲(chǔ)存間歇式能源,發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng),然后純電動(dòng)、燃料電池汽車(chē)成為用能、儲(chǔ)能、回饋能源的終端,這是第三次工業(yè)革命,我認(rèn)同這個(gè)理念,這就是愿景。因?yàn)闅夂蜃兓?/p>
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歐陽(yáng)明高院士:可再生能源背景下,純電動(dòng)、燃料電池、燃油車(chē)三種技術(shù)路線并存
基于可再生能源的話未來(lái)動(dòng)力選擇都要基于可再生能源,一種是純電動(dòng),直接發(fā)電就充電,一種是發(fā)完電制氫搞燃料電池,還有制完氫之后再把空氣中二氧化碳捕捉起來(lái)再做成合成燃料,合成的汽柴油,現(xiàn)在歐洲搞的很紅火,然后繼續(xù)用內(nèi)燃機(jī)汽車(chē),不是說(shuō)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)就不能用可再生能源,也可以用。
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歐陽(yáng)明高預(yù)判:動(dòng)力電池和光伏電池已經(jīng)出現(xiàn)革命性突破,氫能需要一輪全鏈條科技革命
全球面對(duì)的共同挑戰(zhàn)是氫能燃料電池全鏈條技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。出路在于創(chuàng)新,包括理念創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新,最重要的當(dāng)然還是技術(shù)創(chuàng)新。動(dòng)力電池和光伏電池已經(jīng)出現(xiàn)革命性突破,氫能需要一輪全鏈條科技革命,現(xiàn)在要以燃料電池的技術(shù)突破推進(jìn)氫能的技術(shù)突破。
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濰柴集團(tuán)董事長(zhǎng)譚旭光:固體氧化物電池從商業(yè)角度更現(xiàn)實(shí)
為了防止在技術(shù)路線上出現(xiàn)失誤,燃料電池搞了兩種,一種氫燃料電池,一種固態(tài)氧化物燃料電池。我們認(rèn)為固態(tài)氧化物燃料電池,從商業(yè)角度判斷可能更現(xiàn)實(shí)、更快,但是在過(guò)去幾十年中對(duì)固態(tài)氧化物燃料電池的應(yīng)用大家有爭(zhēng)議,認(rèn)為就是分布式發(fā)電,實(shí)際現(xiàn)在有了很大突破,所以現(xiàn)在已經(jīng)完全應(yīng)用到重卡客車(chē)上了,熱效率在車(chē)上達(dá)到61,實(shí)驗(yàn)室達(dá)到70,如果燒天然氣無(wú)非就是還有一點(diǎn)點(diǎn)污染,這方面我們和中石化再論證一下更現(xiàn)實(shí)。我們預(yù)計(jì)未來(lái)十年,天然氣重型汽車(chē)將會(huì)達(dá)到30-40%。
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長(zhǎng)城汽車(chē)未勢(shì)能源科技有限公司總裁陳雪松講長(zhǎng)城汽車(chē)的愿景
高壓70兆帕的四型瓶,別人都在講,我們已經(jīng)在車(chē)上試了。
我們目標(biāo)到2025年能夠成為中國(guó)這個(gè)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,到2030年有信心能夠成為世界在這個(gè)行業(yè)主要的產(chǎn)品或者工程服務(wù)的提供商。
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國(guó)家電投集團(tuán)氫能首席專(zhuān)家柴茂榮:燃料電池功率密度還需要提高一倍,才能和現(xiàn)有的車(chē)輛來(lái)競(jìng)爭(zhēng)
燃料電池從1839年開(kāi)始發(fā)明到現(xiàn)在大概經(jīng)過(guò)了180年的歷史,大概到1958年為止燃料電池一直是沒(méi)有得到應(yīng)用的,1958年開(kāi)始航天飛機(jī)上開(kāi)始首先使用了燃料電池,到八十年代初燃料電池開(kāi)始用于固定式發(fā)電,用氫氣來(lái)發(fā)電。90年代才開(kāi)始車(chē)載使用。
制氫這塊我們還是上世紀(jì)40年代的技術(shù),用氫燃料電池還是上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始的技術(shù),所以這兩方面是我們現(xiàn)在要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的。
現(xiàn)在最新的燃料電池大概103千瓦,它的體積大致相當(dāng)于本田V6發(fā)動(dòng)機(jī)的體積,但是功率只有一半。所以我們認(rèn)為燃料電池功率密度還需要提高一倍,才能和現(xiàn)有的車(chē)輛來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。
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國(guó)家電投集團(tuán)氫能首席專(zhuān)家柴茂榮:國(guó)家電投氫能公司可能是央企里面第一個(gè)二級(jí)企業(yè)
燃料電池整個(gè)中試線的計(jì)劃,2018年開(kāi)始組裝,2019年中試的設(shè)備到位,到今年10月份整個(gè)規(guī)模化量產(chǎn),到智能化量產(chǎn)整個(gè)設(shè)備的調(diào)試、完成,我們就可以往市場(chǎng)上賣(mài)了。
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干勇院士力推氫能“重卡時(shí)代”
因?yàn)椴裼偷趸锱欧帕空寂欧趴偭?8．3%,柴油車(chē)占汽車(chē)保有量的9．4%,顆粒物排放量占排放總量99%以上。在一些特殊區(qū)域,如港口、碼頭、工業(yè)園區(qū)等重型柴油車(chē)密集的地方,污染物排放問(wèn)題十分嚴(yán)重,柴油貨車(chē)的尾氣排放對(duì)霧霾顆粒物貢獻(xiàn)率約為77．8%以上。物流密集的港口地區(qū)適合建立柴改氫示范區(qū),氫燃料電池車(chē)的特點(diǎn)適合長(zhǎng)距離、重載,若改為“氫能重卡”,氫需求量大。
此外,氫和鋰動(dòng)力電池相比,400公里左右和純電動(dòng)汽車(chē)成本基本持平,略高一點(diǎn)。但是里程超過(guò)400公里的時(shí)候,它的程序和里程特性得以體現(xiàn)。因?yàn)檫@時(shí)候純鋰動(dòng)力汽車(chē)充電時(shí)間又長(zhǎng),還不如氫燃料電池的經(jīng)濟(jì)性。
港口地區(qū)大型鋼鐵企業(yè)及聯(lián)產(chǎn)焦化企業(yè),副產(chǎn)氫來(lái)源有保障,可實(shí)現(xiàn)氫源供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。港口交通發(fā)達(dá),可以開(kāi)創(chuàng)氫能重卡時(shí)代,優(yōu)先發(fā)展氫能源商用物流車(chē)這是重中之重。國(guó)內(nèi)的主要海港,按照一個(gè)月貨物60%的公路運(yùn)輸比例,估算重量2．36億噸,約1600萬(wàn)車(chē)次,需消耗柴油400萬(wàn)噸,折算氫氣240萬(wàn)噸/月。
香橙會(huì)研究院是中國(guó)最早從事氫燃料電池行業(yè)研究的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多年積累,發(fā)展出了香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)。以數(shù)據(jù)庫(kù)為依托,提供數(shù)據(jù)定制、戰(zhàn)略咨詢(xún)、資訊PR、政府招商、融資FA等服務(wù)。
