从研发催化剂到生产氢燃料电池,从拓展氢源到氢能重卡正式投用,从制造单个工业制氢装备到建成风、光、氢多能互补园区……近年来,我国各地积极展开氢能“制储输用”全链条布局,氢能产业发展进一步提速,尤其在氢燃料汽车领域表现亮眼。但受制于储运成本高、基础设施薄弱、应用场景少等多方面因素,实现氢能规模化商用仍然面临挑战。
氢燃料电池商用车领跑全球 核心技术持续突破
随着中国新能源汽车的迅速发展,氢燃料电池汽车成为继电动汽车后,中国汽车工业实现绿色低碳发展的又一路径。国家发展改革委高技术产业司副司长任中保在中国(西部)氢能大会论坛开幕大会表示,目前我国已有200千瓦以上燃料电池等国产技术装备投向市场,燃料电池汽车推广应用达到1.5万辆,我国已经成为全球最大燃料电池商用车市场。
日前在陕西省榆林市举办的中国(西部)氢能大会上,氢燃料电池商用车成为热点产品之一。“这一台是氢燃料牵引车,旁边这台是氢燃料自卸车,前者多用于煤炭运输,后者主要用于运输城建渣土等。”质子汽车科技有限公司榆林项目组工作人员张强正对前来问询的客商耐心介绍。
作为氢能汽车的核心零部件,氢燃料电池也成为多个企业锚定的新赛道。在国家电投集团氢能科技发展有限公司展柜前,催化剂、质子交换膜、碳纸依次陈列开,这三个正是组成氢燃料电池里膜电极的核心“三件套”。
“这三个是我们企业的‘拳头产品’,也是我们深耕氢能领域多年的科技成果。”该企业电堆事业部市场经理杨少卿说。该企业去年生产氢燃料电池300台,而今年有望突破1000台。
中国科学院院士、国际氢能与燃料电池协会理事长欧阳明高在中国(西部)氢能大会论坛上介绍:“中国氢能汽车销车最多的地方在陕西。陕汽控股今年上半年卖了400多辆燃料电池的卡车,应该说在全国排名第一。汽车燃料电池发动机企业也非常多,市场占有率也在增长,去年亿华通排在第一位,市占率超过20%。”
应用场景丰富是氢燃料电池商用车抢跑成功的有利因素之一。“以陕西省榆林市为代表的陕北地区传统能源富集,有大量货车从事能源化工产品运输,是氢燃料电池重卡的理想应用场景。”陕西氢能产业发展有限公司党委书记、董事长黄晔说。今年4月,该企业首批20辆氢能重卡发车,可实现煤炭运力每年100万吨。企业正积极配套建设加氢设施,保障汽车燃料供应。
根据中国汽车技术研究中心有限公司近日发布的《全球氢能产业发展白皮书》,目前我国已开展燃料电池示范城市群试点推广,截至2022年底,全国燃料电池车保有量为12682辆,累计建成加氢站358座,其中在营245座。
氢能全产业链布局提速 规模化商用仍具挑战
2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,提出到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态的顶层设计。利好政策助力下,氢能产业发展提速。
任中保介绍,我国氢能产业发展成效显著,国家在建和建成的风光制氢项目有92个,产能超过70万吨,清洁低碳氢能供应能力持续提升,氢能全链条关键核心技术持续突破。
“我们正从氢能交通逐步发展到氢燃料、氢化工、氢发电、氢储能等,这是一个好现象。”中国科学院院士、国际氢能与燃料电池协会理事长欧阳明高表示。
在榆林市科创新城一座“零碳分布式智慧能源中心”里,前来学习参观的业内人士络绎不绝。该项目由西安交通大学网络化系统工程团队提供系统技术,实现了氢赋能零碳智慧系统的实用化和规模化示范应用。
“通过系统工程方法和智能调控,我们将风、光、氢等多种能源进行综合利用,可再生能源综合利用率达100%、多能源综合使用效率超过90%。”该项目技术负责人中国科学院院士管晓宏说,该项目综合供能成本远低于传统方式供能成本。经测算,每年可减少二氧化碳排放8640吨以上,相当于植树48万棵。
尽管目前氢能领域已经取得了不少技术突破,但受制于储运成本高、基础设施薄弱、应用场景少等多方面因素,氢能规模化商用仍具挑战。
在制氢领域,根据《全球氢能产业发展白皮书》预测,当可再生能源电价降至每千瓦时0.16元时,碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本与蓝氢的成本相当,预计时间在2040年;当可再生能源电价降至每千瓦时0.13元时,碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本与现阶段的灰氢成本相当,预计时间在2060年。
在储运环节,同济大学教授、浙江清华长三角研究院氢燃料电池汽车技术研究中心主任、德燃(浙江)动力科技有限公司董事长章桐介绍,目前氢的储运技术百花齐放,存储中有固态、气态、液态;氢气储运上,既是有机液体,也有固体储氢、液氢管网。“技术手段是有的,只是怎么样加大规模化应用。”章桐说。
“以70兆帕氢瓶为例,储1公斤氢需要6000元到7000元。”受访企业表示,“现在只能20兆帕的槽罐车上路,一辆车只能运输两三百公斤的东西,有时候运输几百公里,价格就要翻一倍。运输效率低且价格高。”
还有部分受访企业表示,当前对于加氢站建设缺乏相应的建设及审批标准,加氢设施多为示范项目,只能落地在园区或企业内,难以推广商用。
氢能正成为全球抢跑新赛道
氢能被称为“21世纪终极能源”,目前全球多个主要经济体都在加速氢能产业布局。
《全球氢能产业发展白皮书》显示,从氢能市场来看,2021年全球氢能产量已达到9400万吨,约占全球终端能源消费总量的2.5%,市场规模约为1250亿美元。从氢能项目的市场分布结构来看,在投项目主要集中在工业和运输领域;截至2022年,氢能产业链不同国家共宣布在投228个大型氢能项目,其中超过50%集中在工业和氢能运输方面。
目前,多个主要经济体都提出支持氢能产业发展的相关规划和支持政策:美国《通货膨胀法案》提出了对氢能10年给予3690亿美元的财政补贴。欧盟EHB计划提出了到2040年建设3.97万公里的氢气网络,联通21个主要欧盟国家。日本提出计划未来10年投入3700亿日元扶持氢能产业,大幅提高氢能供给能力,降低单位终端使用成本。韩国则提出力争2050年实现氢能对传统化石能源的大幅替代。
任中保介绍,下一步将进一步加大统筹协调力度,提升自主创新能力,强化政策制度保障,深化国际合作,推动我国氢能产业发展,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
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