隨著全球能源需求的持續(xù)增長和環(huán)境保護(hù)壓力的日益加大,傳統(tǒng)化石能源已難以滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。而氫能,作為一種幾乎零排放的能源載體,其燃燒產(chǎn)物僅為水,實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)到使用的全鏈條清潔。這一特性使得氫能在減少溫室氣體排放、應(yīng)對氣候變化方面具有不可估量的價值。
當(dāng)下,氫能技術(shù)的快速發(fā)展和成本的持續(xù)下降,正逐步打破其商業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。從電解水制氫技術(shù)的突破,到燃料電池效率的提升,再到氫能儲存和運(yùn)輸技術(shù)的創(chuàng)新,氫能產(chǎn)業(yè)鏈條的各個環(huán)節(jié)都在不斷取得新的進(jìn)展。這些技術(shù)的成熟和應(yīng)用,為氫能的大規(guī)模商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在此背景下,氫能正逐步從實(shí)驗(yàn)室走向市場,從概念走向現(xiàn)實(shí)。從氫能汽車的興起,到氫能發(fā)電站的建設(shè),再到氫能在工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,氫能正以其獨(dú)特的優(yōu)勢,引領(lǐng)著全球能源產(chǎn)業(yè)的深刻變革。
專家學(xué)者們也紛紛為我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展群策群力、建言獻(xiàn)策,助力著整個產(chǎn)業(yè)日趨成熟、騰飛。
徐錠明
【國務(wù)院原參事、國家能源局原局長、國家能源專家咨詢委員會副主任、國家氣候變化專家委員會委員】
我國氫能交通正在綠色化轉(zhuǎn)型,電氣化、氫能化并舉是構(gòu)建中國新型交通體系的必由之路。目前,我國正在5個城市群推動開展氫能交通示范運(yùn)行。
“當(dāng)前,我國的氫能利用已經(jīng)走在了世界的前列,所以我希望我國的交通運(yùn)輸行業(yè)繼續(xù)發(fā)力氫能交通應(yīng)用,交通行業(yè)正在進(jìn)一步擴(kuò)大氫能的利用,為雙碳目標(biāo)的完成,為全面綠色化轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)更大的力量!”
衣寶廉
【中國工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員】
燃料電池車的產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口,我們要堅(jiān)持自主創(chuàng)新突破卡脖子技術(shù),實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈和部件的批量生產(chǎn)。當(dāng)前燃料電池的成本比較高,是燃油車的兩倍,鋰離子電池車的1.5倍。而且加氫站建設(shè)費(fèi)用也比較高,平均在1200~1500萬元。
“要實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化,必須大幅度降低燃料電池發(fā)動機(jī)的成本和氫氣的成本,同時降低加氫站的加建設(shè)費(fèi)用。”
雷憲章
【德國國家工程院院士、西南石油大學(xué)碳中和首席科學(xué)家、天府永興實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家、天府新能源研究院院長】
氫能發(fā)展有兩個底層邏輯,一是氫能作為未來能源重要的補(bǔ)充,更多的是替代化石能源的燃燒屬性和大型離網(wǎng)動力屬性, 二是發(fā)展的氫能實(shí)際上是綠氫。
“我們的電解水制氫,它更多針對在發(fā)展光伏、發(fā)展風(fēng)電過程中要就地消納的一個核心手段。把廢的電變成另外一種形式的能源,這個能源就是氫,把氫能儲存起來就能形成電氫耦合協(xié)調(diào),建設(shè)新型能源系統(tǒng)?!?/p>
歐陽明高
【中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授】
氫儲能的應(yīng)用范圍很廣泛,儲能的需要越來越大,長周期儲能主要靠氫儲能。中國在氫能核心技術(shù)方面,主要是燃料電池和電解槽方面已經(jīng)取得重大的技術(shù)突破,但還要繼續(xù)優(yōu)化升級,尤其是燃料電池的耐久性還需提高。
“預(yù)計(jì)2030年,綠氫的規(guī)模將達(dá)到500-1000萬噸(作為參考:歐盟屆時目標(biāo)是1000萬噸),我們要以綠氫低成本為源頭,以多源頭商業(yè)化應(yīng)用來拉動,帶動綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?!?/p>
干勇
【冶金材料專家,中國工程院院士,中國工程院原副院長,國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任】
能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換和優(yōu)化有兩條路徑:一是不可再生的化石能源被可再生的綠色能源替代;二是高碳向低碳過程的過渡。目前氫能的利用,特別是在汽車燃料電池上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的突破。
“在制定整個氫能發(fā)展的國家戰(zhàn)略中,要利用好現(xiàn)在棄光、棄風(fēng)、棄水這1000億度電,包括優(yōu)先利用好1000萬噸工業(yè)副產(chǎn)氫,這“兩個1000”我們要用好。同時,在重型柴油車密集的港口地區(qū),從物流或重卡起步,以建立氫能體系為基礎(chǔ),解決當(dāng)前的霧霾或環(huán)境緊迫問題。當(dāng)然,我們也要加快研發(fā)好氫燃料電池,把成本降下來、功率提上去,提高運(yùn)行質(zhì)量?!?/p>
毛宗強(qiáng)
【清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授、國際氫能協(xié)會副主席】
“把氫能作為關(guān)鍵突破口,對保障能源安全、推動能源體系轉(zhuǎn)型的同時促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?!?/p>
“在多個領(lǐng)域中,氫能的參與至關(guān)重要,甚至非‘氫’不可?!痹谇鍧嵞茉粗?,氫既可作為工業(yè)原料也可作為能源載體,且來源廣泛、清潔無污染、安全性可控,是化石能源向清潔能源過渡的絕佳樞紐。
李燦
【中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、中國科學(xué)院院士】
“可再生能源要大規(guī)模發(fā)展,就需要‘化學(xué)能’。用儲能的技術(shù)把波動的電能穩(wěn)定下來,對解決可再生能源的波動性、間歇性意義重大?!?/p>
“可再生能源發(fā)電的規(guī)律與制氫的規(guī)律吻合的非常好,用制氫技術(shù)可以很好的解決可再生能源的儲能以及棄光棄風(fēng)問題?!?/p>
“氫能和作為‘液態(tài)陽光’的甲醇,將成為新的儲能形式,解決可再生資源間歇性的問題,同時解決邊遠(yuǎn)地區(qū)難以上網(wǎng)的可再生能源棄風(fēng)、棄光、棄水的問題,還將成為除特高壓輸電之外,另一種規(guī)?;斔湍茉吹耐緩?。”
彭蘇萍
【中國工程院院士、煤炭精細(xì)勘探與智能開發(fā)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任】
發(fā)展氫能要抓住六個應(yīng)用場景。一是氫電耦合,消納可再生能源,提高可再生能源占比。二是煤氣化燃料電池技術(shù)應(yīng)用。三是氫(泛氫)能源耦合煤化工、石油化工,實(shí)現(xiàn)碳中和。四是氫(泛氫)燃料重卡等領(lǐng)域應(yīng)用。五是氫(泛氫)燃料電池船舶應(yīng)用。六是氫冶金應(yīng)用。
“為了實(shí)現(xiàn)氫能的全面發(fā)展,不應(yīng)局限于綠氫,還應(yīng)考慮包括藍(lán)氫在內(nèi)的多種形式。國內(nèi)目前氫能干得好的地區(qū)不是綠氫資源最好的地方,而是工業(yè)發(fā)展較好的地方,因?yàn)闅淠馨l(fā)展是一個區(qū)域、一個產(chǎn)業(yè)鏈問題。”
葉思宇
【加拿大國家工程院院士、鴻基創(chuàng)能科技(廣州)有限公司董事長兼首席技術(shù)官、廣州大學(xué)特聘教授】
在“雙碳”背景下,氫能作為能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動之一,在碳減排及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。與傳統(tǒng)化工燃料相比,氫能具有高含能特性、高能源轉(zhuǎn)化效率及碳零排放三大優(yōu)勢。
以產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向的產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密合作是關(guān)鍵材料不斷更新?lián)Q代的最佳路徑,燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈多層級工程化驗(yàn)證過程的密切配合更是我國研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的巨大優(yōu)勢。
柴茂榮
【國家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司首席技術(shù)官】
氫燃料電池的優(yōu)勢一是加氫快;二是續(xù)航里程長,1公斤的氫氣相當(dāng)于20度電,冬天續(xù)航里程也不打折扣;三是耐高寒,零下40度也能啟動,這是一些油車都達(dá)不到的,更不要說電動車了?!皻淙剂想姵仄占翱隙◤某擞密囬_始,我想明年國內(nèi)的氫能源乘用車就會慢慢普及起來了,想壓也壓不住,預(yù)計(jì)在2025年前后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用,2040~2050年,電動車、氫能源車和油車的保有量能達(dá)到1:1.5:1的比例?!?/p>
劉科
【澳大利亞國家工程院外籍院士,南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長】
“搞電動卡車、電動飛機(jī)、電動船都要謹(jǐn)慎,卡車電池很重,一爬坡,就是平時耗電量的5-8倍,還是用能量密度大的液體比較合適。未來燃料電池技術(shù)成熟了,甲醇就是綠氫的液體載體,因?yàn)橐后w是人類最好的能源載體?!?/p>
“從上世紀(jì)90年代末期到現(xiàn)在,美國、日本、歐洲等在氫能上投資了幾百億美元,但沒有產(chǎn)業(yè)化,最根本的原因需要回到能源載體理論,液體是最好的能源載體,氫氣不適合做人類大眾和公共的能源載體,因?yàn)槟茉摧d體要求最大的能量密度;”
凌文
【中國工程院院士,系統(tǒng)工程與能源工程管理專家,山東省科協(xié)主席】
“解決清潔能源很重要的思路,是氫。”
氫能開發(fā)與利用是能源清潔化發(fā)展的重要方向。在優(yōu)化能源系統(tǒng)方面,氫能作為一種二次能源,可實(shí)現(xiàn)多異質(zhì)能源跨地域和跨季節(jié)的優(yōu)化配置,形成可持續(xù)高彈性的創(chuàng)新型多能互補(bǔ)系統(tǒng);在提高能源安全方面,發(fā)展氫能源配合燃料電池技術(shù),有助于大幅度降低交通運(yùn)輸業(yè)的石油與天然氣等的消費(fèi)總量,降低二者對外依存度;在提高可再生能源利用率、促進(jìn)能源革命方面,氫作為能源互聯(lián)媒介,可通過可再生能源電力制取,通過氫氣的存儲或氣體管網(wǎng)的運(yùn)輸,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的儲能及調(diào)峰,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和氣網(wǎng)的耦合,增加電力系統(tǒng)靈活性。
田江南
【中國能建華北電力設(shè)計(jì)院高級工程師】
從目前國內(nèi)項(xiàng)目角度來看,可再生能源制綠氫項(xiàng)目以及進(jìn)一步制綠氨、綠色甲醇項(xiàng)目較多。制綠氨及綠色甲醇解決了綠氫的消納問題,但是又引來了新的問題:綠氨、綠醇的消納問題。目前有不少綠氨項(xiàng)目與化肥廠簽訂了購銷協(xié)議,即把“氫能”用作化工原料,這與政策倡導(dǎo)的“氫能”的能源屬性不符。綠色甲醇可以通過出口的途徑提高溢價,尋找“靠譜”的海外買主成了項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素。從宏觀角度來看綠色氫能供大于求,急需的是擴(kuò)大綠氫市場。我們應(yīng)多為綠色氫氨醇的消納找辦法,去解決綠氫的消納問題,而不是繼續(xù)增加供給側(cè)的投資。
謝秀娟
【中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員,博士生導(dǎo)師,科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家】
在液氫技術(shù)鏈條中,如何獲得廉價的液氫是核心。當(dāng)前世界上液氫主要產(chǎn)能集中在北美,接近480噸/天,歐洲總產(chǎn)能33噸/天,日本產(chǎn)能60噸/天。在近幾年氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景下,國內(nèi)液氫也開始突飛猛進(jìn)地發(fā)展,逐步從0達(dá)到15噸/天的民用規(guī)模。
2021年至今落地了5套氫液化裝備,國產(chǎn)氫液化器已經(jīng)突破了1.5-5噸/天,單套大于5噸/天以上的裝備正在研制突破中,在國內(nèi)氫能驅(qū)動下,液氫氫液化器正處于示范井噴的階段。
何廣利
【教授級高工,國家能源集團(tuán)氫能領(lǐng)域首席專家,國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院氫能(氨能)技術(shù)中心副主任】
現(xiàn)階段氫能之所得到更多的企業(yè)的關(guān)注,源于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以傳統(tǒng)能源企業(yè)、現(xiàn)代新能源企業(yè)、傳統(tǒng)的加工制造企業(yè)、現(xiàn)代裝備企業(yè)串連一起,擁有足夠大的空間和想象力。
液氫加注技術(shù)是氫能應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),直接影響氫能的商業(yè)化和規(guī)?;l(fā)展。液氫儲運(yùn)和加氫站具備更高的加注效率和經(jīng)濟(jì)性,是未來氫能發(fā)展的重要方向。
薛賀來
【中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司技術(shù)副總,派瑞氫能制氫設(shè)備研發(fā)專家】
要構(gòu)建“N+H+N”體系,N是可再生能源,要發(fā)展氫能需要可再生能源,后通過氫氣儲能,或者氫氣轉(zhuǎn)化達(dá)成能源利用。
“隨著技術(shù)的發(fā)展,堿性電解槽和PEM電解槽依然為發(fā)展的主體,當(dāng)前堿性電解槽成本較低、規(guī)模較大,PEM成本相對較高,但與可再生能源契合更為緊密,所以在發(fā)展過程中要進(jìn)一步降低PEM電解槽的制造成本。”
賈浩帥
【水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院新能源研究院新興能源處副處長】
氨和醇,氨供氫、氨代氫已成為國際發(fā)展趨勢之一,氨也稱為“氫2.0”。甲醇具有清潔燃燒特性和卓越的運(yùn)輸優(yōu)勢,是綠色燃料的重要選擇。構(gòu)建氫基能源系統(tǒng)體系,要做到能源結(jié)構(gòu)新、系統(tǒng)形態(tài)新、產(chǎn)業(yè)體系新、治理體系新。
“中國氫能國際化發(fā)展點(diǎn)優(yōu)勢有四個方面:市場潛力大、政策力度大、要素保障強(qiáng),體現(xiàn)在我國風(fēng)光資源和土地資源豐富,以及氫能產(chǎn)業(yè)鏈獨(dú)一無二上?!?/p>
陳潔蓮
【中車時代電氣技術(shù)中心供電產(chǎn)品技術(shù)部部長、正高級工程師】
當(dāng)前綠電制氫電源呈風(fēng)電隨機(jī)性,光伏周期波動性,新能源電網(wǎng)出力情況變化大的特點(diǎn),新能源的滲透率越來越高,為了實(shí)現(xiàn)電解水制氫負(fù)荷曲線與風(fēng)光發(fā)電量匹配,需要實(shí)時調(diào)節(jié)電解槽制氫電源的負(fù)荷曲線,電源需要在電解槽30%-110%負(fù)荷率下波動。
“制氫電源方案包括交流耦合制氫、風(fēng)電一機(jī)一儲方案以及直流耦合制氫方案。
部分場景,直流耦合制氫效率更高。在交流耦合制氫中,需高度重視系統(tǒng)中L與C的匹配設(shè)計(jì),避免系統(tǒng)的諧振”
許衛(wèi)
【天津市大陸制氫設(shè)備有限公司總工程師】
在當(dāng)前主流四種制氫技術(shù)中,堿性電解槽和PEM已逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,但考慮到成本和可靠性因素,大規(guī)模制氫仍會在一段時間內(nèi)以堿性電解槽為主。堿水電解槽技術(shù)成熟、成本較低,占2018—2022年全球電解槽出貨量70%以上,是未來一段時間大規(guī)模電解水制氫的主要技術(shù)路線。
“規(guī)模制氫系統(tǒng)的首要關(guān)鍵詞就是“大規(guī)?!保蟮碾娊庠O(shè)備可降低投資和運(yùn)行成本,更適應(yīng)市場需求?!?/p>
姜方
【氫楓(中國)研發(fā)總監(jiān)】
鎂基固態(tài)儲氫具有更強(qiáng)的安全性、更大的儲氫容量、更低的成本、更高的氫氣純度以及更長的儲氫時間,在運(yùn)輸方式上非常靈活且可回收性好。鎂基固態(tài)儲氫可用于氫儲能、氫冶金、氫化工等多種應(yīng)用場景。
“鎂基固態(tài)儲氫罐,完美兼容公路、鐵路或水路的大容量、高效率、高經(jīng)濟(jì)性運(yùn)輸,增強(qiáng)了其實(shí)用性和易用性?!?/p>
梅武
【國家電投氫能公司技術(shù)總監(jiān)、國家級特聘專家】
能源綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)成長是全球共識,隨著可再生能源的快速發(fā)展,可再生能源的高比例應(yīng)用成為我國電能輸送、配用、消納的主要場景。
“高電流密度和高溫是電解水制氫的主要發(fā)展趨勢,目前的四種電解水制氫技術(shù)中,各自都有發(fā)展空間,但PEM電解水發(fā)展空間更大,如在海上風(fēng)電制氫中,PEM制氫更具優(yōu)勢?!?/p>
米萬良
【北京氫羿能源科技有限公司創(chuàng)始人,董事長,工學(xué)博士,副教授,天津大學(xué)山東研究院氫能中心負(fù)責(zé)人】
“在新型電力系統(tǒng)中,儲能是解決可再生能源大規(guī)模接入,提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、綜合效率和安全保障能力的方式。作為儲能方式之一,電水解制氫的氫儲能和氫消納具備適用性、靈活性、多樣性,有技術(shù)多樣化、配置規(guī)模范圍寬、儲存能量大、儲存時間長(可跨季節(jié))終端應(yīng)用多元化(非僅限于電力領(lǐng)域)等特點(diǎn),而其他儲能方式難以兼具?!?/p>
路躍兵
【液化空氣(中國)投資有限公司董事長】
破解氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展困局,需要技術(shù)、政策工具以及金融創(chuàng)新多途徑化解。
“氫既是燃料又是原料,既是能源也是能源轉(zhuǎn)換介質(zhì),并且具備產(chǎn)業(yè)鏈條長、應(yīng)用范圍寬、技術(shù)門檻高三大特點(diǎn)?!?/p>
降低氫能成本的一個方法是改變能源之間的相對成本。比如通過碳交易收益補(bǔ)充氫能成本,后者增加使用煤炭的碳成本,可能會使得氫能的最終成本反而低于傳統(tǒng)化石能源。