氢能持续“发热”下的冷思考

  关于氢能发展的专家观点
  [中国石油新闻中心2019-05-28]
  氢能发展已经历了相当长的阶段。不同技术分支在不同国家呈现着多元化的发展趋势。然而，没有一种技术到现在可以被称为‘永动技术’，即氢能在科幻小说中发展的终极可能。
  不论水氢直接产生动力的可能性有多低，从科学角度审慎论证，通过科学的态度积累发展理论，创新发展路径，才能让未来氢能发展的道路更加通畅。”——编者

  单纯的水氢燃料直接作为汽车动力，理论上是否可行?

  中国氢能源车应用推广情况

2018年加氢站建设计划

  2018年加氢站运营情况

  （图表数据来源：中国产业研究院，美国能源部，中信证券，LBST，国泰君安证券研究）
  5月24日，一家河南南阳企业发明“水氢汽车”的消息引起热议，人们不禁要问氢能源发展现状究竟如何。我们致力于从全局角度探讨和分析未来一个阶段氢能源的发展，冷静思考，方可行稳致远。
  加强全产业链布局多点投入
  自从今年两会首次把氢能源写入政府工作报告，氢能产业发展上升到国家能源战略高度后，地方政府纷纷规划氢能发展，山西、山东等提出要打造“中国氢谷”，东方电气集团与国家能源投资集团等央企国企积极布局氢能及燃料电池产业，油气公司也在逐步试水进入氢能产业，涉足氢能产业的城市、企业越来越多。当前，我国掀起了一股前所未有的氢能热。
  氢能因来源广泛、热值居各燃料之首、零排放等多重优势，被业内专家称之为“终极能源”。大力发展氢能，有利于保证能源安全、缓解环境压力。国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强说：“重视发展氢能是好事，不要一开始就泼冷水，但也要培养行业辨识力。”诚然，在氢能发展热情高涨的同时，我们也要保持谨慎、理性，警惕目前被忽视的一些问题，防止催生氢能“大跃进”，才能促进氢能产业的健康持续发展。
  氢能、氢燃料电池在2001—2005年有过“第一春”，发展到后来走了下坡路，热度没有持续下去。中石化资本基金团队董事总经理周雨萱认为，最根本原因就是没有把整个产业链做起来，导致鸡生蛋、蛋生鸡逻辑死循环。中石化会大力布局氢能产业，会吸取第一轮氢能产业没有发展起来的教训，会做全产业链的布局，不会只投单点的项目。
  氢燃烧的产物是水，零污染物排放，氢能是世界上最清洁的能源。但是目前我国氢的制取大都来自化石能源，电解水制氢占比仅为5%左右，而且我国发电来源主要是化石燃料。从全产业链来看，现阶段的氢能利用对温室气体、污染气体的减排作用很小。能源研究学者、高级经济师林益楷认为，未来制氢技术或将逐步从化石能源过渡到“化石能源制氢+碳捕集和封存技术(CCS)”和可再生能源制氢。这样才能实现实质高效的减排。
  提升氢能综合利用效率
  从能效来看，尽管氢能本身的利用效率很高，以氢气作为能源载体的燃料电池车，较使用传统燃料的内燃机车能效提升2.5倍，但是氢能是二次能源，常见水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等反应，消耗的能量都大于其产生的能量。最终，利用氢能的能耗或许比直接使用化石燃料和可再生能源更大。目前我国油气依存度持续上升、国家能源安全形势不容乐观，能效问题不可轻视。
  在燃料电池技术层面，我国在整车、系统和电堆方面均已有所布局，但零部件方面的相关企业仍较少，特别是最基本的关键材料和部件，如质子交换膜、碳纸、催化剂、空压机、氢气循环泵等；国内虽有相关企业开始介入，但与国际先进产品相比，可靠性和耐久性仍存在较大差距，大部分关键零部件及关键材料仍依赖进口。氢能的长远稳定发展需要聚焦氢能燃料电池全产业链的关键核心技术，确保核心技术自主可控。当前，中兴和华为面临的“芯片危机”也是对中国企业的警醒。在2019第十一届中国汽车蓝皮书论坛上，明天氢能科技总经理王朝云特别提到，电堆是制氢、用氢的核心，掌握核心技术才是企业发展的关键。
  氢能的安全使用是氢能推广利用并走向商业化道路的关键。长期以来，由于公众对于氢能缺乏足够的了解，对氢燃料电池汽车的安全尚有疑虑，甚至形成了“谈氢色变”的氛围，这也成为限制氢燃料电池汽车产业快速发展的一大因素。目前，氢气和液氢仍被列在危险化学品目录中，需要按照危化品的管理办法加以使用，导致储氢、运氢和加氢方面受到限制。毛宗强建议加强氢能科普，让更多的官员和公众了解氢能，认识氢能，避免因对氢能的无端恐惧和缺乏了解以致将氢气划到危险化学品类别，而不是像天然气一样归于能源气体。
  促进市场应用商业化发展
  氢燃料电池汽车面临油、电、气汽车能源体系的竞争，尤其是纯电动汽车的竞争。博鳌亚洲论坛2019年年会上，西澳州政府地区发展部长麦克蒂尔南表示，丰田和现代在用新能源电池，将化学能转化成电能。这个技术确实非常先进，但更适用于重型车。在电动车和燃料电池车之间，会有一场竞争。
  上海交通大学汽车工程院副院长殷承良认为，新能源车的能源供给体系结构未来在一定时间点上会出现分岔。因为普通汽车用的是燃油体系，纯电动汽车是纯电动的体系，加气、加氢又是另外的体系，没有哪个国家能同时支撑四种能源供给体系，特别是像中国这么大的国家，全国性的能源体系替代代价巨大。
  面对氢能产业的火热，潍柴集团董事长谭旭光也提醒道，不是所有地区都适合氢能产业的发展。有关部门应选定部分适合的地区作为示范区，以有效推动氢能的发展。中国工程院院士干勇也曾表示，从市场状况看，氢燃料电池汽车仍然主要应用于物流车、公交车及部分特种车辆，由于生产、运营规模小，实际运行数据积累不足，仍有部分工程技术问题需通过大量工程实践来解决。
  行业需要理性面对上述问题，同时迫切需要国家顺应氢能行业发展形势，尽快确定行业主管部门，从战略上专门出台氢能产业发展政策和产业规划，以及具操作性强的实施细则，对氢能产业发展加以引导规范。而且，亟需突破技术瓶颈与降低全产业链成本，让氢能产业持续、真正“热”起来，而不是一时“热”。
  关于氢能发展的专家观点
  1优势与现状
  国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强
  美国特朗普支持煤炭、石油、天然气等传统能源，对于氢能并不支持，但是日本、韩国、德国以及美国的不少州十分支持氢能发展。尤其是日本和韩国，国家最高领导人都明确表达了支持的态度。目前，国内氢能发展的形势已经是热火朝天，各大央企纷纷介入，地方也有很多规划。但是还没有如日本、韩国那般提到国家领导人表态支持的高度，中国也需要深入讨论一下，是否要将氢能作为一个国家战略。
  中能建广东院氢能技术中心主任王小博
  高温燃料电池更加符合分布式能源定义，也是多能互补的重要手段。中能建广东院开展了国内首个基于膜法的二氧化碳捕捉项目，已基本投产，未来二氧化碳和氢能将有更多结合。
  国家能源投资集团前总经理凌文
  在氢气供给方面，无论是煤制氢，可再生能源制氢，还是工业副产品制氢，中国都有巨大的供给能力。根据估算，中国已有的工业制氢产能可满足1亿辆燃料电池汽车的需求。其中，仅国家能源集团的产能就可供4000万辆车使用。
  氢能一直是世界各国能源布局中的重点发展对象，除了日本，德国、美国等也是老牌“氢”国，先后制订了多项氢能研究计划，以实现向氢经济的过渡。发展氢能是国际战略,氢能已经成为竞相争发的国际赛道。
  北京中科富海低温科技总经理高金林
  氢能是二次能源，在推广应用的时候，首先必须搞清楚氢源从哪里来。有人建议从煤制氢。这是把一种污染源转移成另一种污染源，不是当初人类发展氢能的初衷。也有人说为了达到终极清洁能源，必须是水电解。可是以当前的技术，水电解成本高，不能普及使用。中国现阶段合理的氢来源应该是工业副产氢。
  明天氢能科技总经理王朝云
  发展氢能源是技术发展到了一定阶段的必然步骤，不认同“第二春”这一说法。现在氢燃料电池成本已经降了很多，相比之前的千万级别，如今只需要200万以内就能做到；电堆是制氢、用氢的核心，掌握核心技术才是企业的发展关键。
  2问题与挑战
  中国工程院院士干勇
  从市场状况看，氢燃料电池汽车仍然主要应用于物流车、公交车及部分特种车辆。由于生产、运营规模小，实际运行数据积累不足，仍有部分工程技术问题需通过大量工程实践来解决。
  法规政策方面，首先整个氢能相关法规都有待完善。因为我国没有相应标准法律法规以及管理办法，所以现在制氢、运氢以及加氢站的审批相当困难，手续相当复杂，几乎没有相应政府部门负责审批工作。
  中国科学院院士欧阳明高
  现在的氢能技术，比如储氢、运氢等，大多是多年前的工艺，需要技术上的更新，因为这些工艺的能效偏低，成本偏高，并不理想。
  氢能源发展刚刚起步，建立加氢站的瓶颈主要还是在建设手续的审批上。由于氢气属于危险化学品，导致在安全、规划管理上审批手续复杂，流程缓慢，因此一些加氢站建成后并不具备对外商用资质，只是对内部车辆进行加氢。
  全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢
  我国目前把氢作为危化品管理的管理方式制约了氢能的利用，而发达国家把氢作为能源管理，创制了科学安全的氢加注站建设和车载氢罐技术标准和检测体系，有力推动了燃料电池汽车商业化。
  目前，我国氢能技术和国外相比，有不少差距，但总的来说是正朝着缩小差距的方向发展。比如说国内最起码已经有了氢燃料电池的大巴和卡车，35MPa的加氢站也可以使用。但不能直接与日本70MPa用于燃料电池小轿车上的水平相比，国内现在还没发展到小车的阶段。但以后肯定会朝这方面发展。
  长城汽车副董事长、总裁王凤英
  目前，我国氢能基础设施建设，尤其是加氢站建设进展极为缓慢，已经严重影响了国内燃料电池汽车的发展。为数不多的加氢站已经难以跟上氢燃料电池汽车的快速发展步伐。我国急需加强氢能源基础设施尤其是加氢站的建设，理顺整个氢燃料电池汽车产业生态链，以此推动我国氢燃料电池汽车产业健康、快速发展。
  广州联新氢能公司常务副总经理钟胜光
  我国氢能技术发展还没有到爆发性阶段，虽然氢燃料电池系统中的400多个零部件，大部分已实现本土化，但质子交换膜、空压机等关键材料和零部件仍处于实验室或中试阶段。其次，由于目前行业主管部门尚未确定，导致加氢站建设基本上处于个案处理阶段。一座加氢站的建设涉及到站址布点规划、土地、法规等问题，没有政府支持很难全面铺开建设，加氢站发展迟缓已成为制约氢能燃料电池汽车快速发展的重要因素之一。
  3机遇与前景
  中国石油规划总院高级工程师张震
  氢能是油气公司的下一个战略选择，中国石油计划在北京、张家口加强推广加氢站的示范项目。从技术角度看，车用燃料电池技术在约五年内逐步走向成熟。未来一段时间，如何实现产业化应用将变得更为重要。
  东风公司技术中心副主任史建鹏
  氢能源燃料电池的发展，都应该把客户的需求放在第一位。东风在燃料电池有重要布局，从“十三五”到“十四五”投入大量的人、财、物来开发燃料电池，氢能源已经作为集团整个能源选择之一。
  联合国开发计划署驻华代表处能源环境项目主任张卫东
  与2018年相比，今年政策的“春风”已经吹进了氢能产业，因此，我认为今年加氢站的建设肯定会更快速也更顺利。政府推进加氢站建设的决心已经很明确，审批部门也会有所察觉，相信目前困扰企业的审批难题不久后都会得到解决。除了政策利好，目前高压氢的“身份”正从危化品向能源转化，也将“助跑”加氢站建设。
  上海市氢能利用工程技术研究中心主任高顶云
  氢能汽车保持了传统燃油车的使用习惯，比如乘用车加氢只需5分钟，续航却能达到600公里。氢能写入政府工作报告向外界释放出了积极信号，为我国氢能的未来发展射来了一束光。在相关技术和装备上，也解决了有无的问题，但还需不断精进。接下来各部门应真正将这一积极信号落地，配套出台加氢站等设施的建设、补贴等方面的实施细则。有了政策的支持、技术的进步和基础设施的完善，氢燃料电池汽车才会有大规模应用的可能。
  日本丰田汽车公司社长丰田章男
  在甲醇、电动汽车大行其道的新能源市场中，还要发展氢能源燃料电池车，是为了下一个100年。
  目前，日本拥有的燃料电池乘用车数量最多，但在燃料电池车商用车和大巴车方面，中国的保有量已位居世界第一，到2030年左右中国会成为世界最大的燃料电池应用市场。
  4对策与建议
  东方电气集团党组书记、董事长邹磊
  要通过积极推动、统筹和协调资源，强强联合深化项目合作，打造氢能产业全产业链，共同促进我国早日跻身氢能源开发利用先进国家行列，为实现绿色发展、为人类带来清洁的光明和动力贡献力量。
  广州汽车工业集团有限公司董事长曾庆洪
  未来应落实加氢站规划，通过多种形式补贴，由点到面逐步加快加氢站布局与网络建设。政府一方面应加大加氢站建站补贴力度，另一方面应加速制氢产业发展，降低氢气成本，同时从运营角度，应考虑给予加氢站运营补贴，促进加氢站网络建设，以便其更好地与氢燃料汽车发展“接轨”。
  上汽集团总裁陈志鑫
  地方购置氢燃料汽车补贴继续按国补1：1比例予以支持。公共服务和物流运输是目前最适合推广燃料电池汽车的领域。有关部门应在运营牌照方面给予氢燃料汽车专门支持，明确每年发放数量与方式。
  长城汽车副董事长、总裁王凤英
  应通过改变加氢站补贴形式，来加大补贴力度，避免加氢站成为地方政府形象工程、“建而不用”。有关部门应加强顶层规划，鼓励多方合作，组建加氢站建设运营“国家队”，统一规划全国加氢基础设施建设，并降低审批难度。应细化氢能源技术标准并出台相关政策，明确加氢站建设及运营监管的相关制度，建议参照天然气加注站的模式对加氢站进行管理。
  潍柴集团董事长谭旭光
  不是所有地区都适合氢能产业的发展。有关部门应选定部分适合的地区作为示范区，以有效推动氢能的发展。
  中国有广阔的氢能市场，不一定要走发达国家走过的或正在走的路，而应走适合自己的可持续发展氢能经济之路。我国的工业基础与发达国家仍存在差距，如果走发达国家道路或许会很吃力，不如结合自身实际情况，走出自己的“可持续”特色之路。（专家观点由李小松整理）