9月12日,第二屆智領(lǐng)未來·氫聚人才“‘興濱雄綠色轉(zhuǎn)型與人才驅(qū)動’聚焦氫能機(jī)遇與人才發(fā)展”論壇在大興國際氫能示范區(qū)舉行。論壇安排京津冀氫能全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新應(yīng)用專題分享環(huán)節(jié),氫能研究機(jī)構(gòu)和頭部企業(yè)專家介紹經(jīng)驗、分享見解,展望氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。記者在活動現(xiàn)場簡要梳理了部分專家觀點(diǎn)。
制氫:大規(guī)模電解水制氫的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
制氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的起點(diǎn),目前比較成熟的制氫技術(shù)路線主要有化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫、電解水制氫。其中,電解水制氫不產(chǎn)生碳排放,可結(jié)合風(fēng)力、光伏發(fā)電等可再生能源,是真正的“綠氫”,目前需要降低成本,以實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。
天津市大陸制氫設(shè)備有限公司總工程師許衛(wèi)介紹,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。許衛(wèi)表示,大規(guī)模制氫系統(tǒng)的首要關(guān)鍵詞就是“大規(guī)模”,更大的電解設(shè)備可降低投資和運(yùn)行成本,更適應(yīng)市場需求。
電解水制氫主要消耗電能和水,不同來源的電能成本不同,各地在峰谷電價、階梯水價方面的政策也有差異,意味著同樣的制氫設(shè)備,在不同的地方生產(chǎn)氫氣的成本并不一致。許衛(wèi)表示,在水資源豐富地區(qū),如我國西南部,利用風(fēng)力和光伏發(fā)電制氫,可實現(xiàn)最低成本。
大興國際氫能示范區(qū)企業(yè)——北京億華通(19.720, -0.85, -4.13%)科技股份有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官李飛強(qiáng)表示,電解水制氫的設(shè)備、用水、運(yùn)維成本并不高,其80%—90%的成本取決于電價,因此下一步發(fā)展重點(diǎn)是擴(kuò)大規(guī)模、降低成本,實現(xiàn)高利潤的“綠氫”。
在北京明陽氫能科技有限公司解決方案部總監(jiān)葉鑫看來,電解水制氫設(shè)備的大型化、輕量化、模塊化非常重要,為提升系統(tǒng)整體效率、降低成本,除了需要考慮水耗、電耗之外,還應(yīng)該注重系統(tǒng)整合能力。
許衛(wèi)表示,大規(guī)模電解水制氫面臨成本、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)三方面挑戰(zhàn)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)定,電解水制氫屬于危險化學(xué)品生產(chǎn)項目,只能在化工園區(qū)落地,而“化工”是許多地方產(chǎn)業(yè)禁限目錄的“???rdquo;。“這個規(guī)定限制了很多綠氫項目”,許衛(wèi)介紹,近年來山東、河北、內(nèi)蒙古等省份已經(jīng)在地方政策層面有所突破。
儲運(yùn):液氫和管道輸氫商業(yè)化路徑成熟
就當(dāng)前技術(shù)水平和應(yīng)用場景而言,氫氣的儲存和運(yùn)輸結(jié)合度很高,可合并研究,高效、低成本的儲運(yùn)技術(shù)是實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的必要保障。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師謝秀娟表示,依托國家重點(diǎn)專項以及地方項目支持,國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)從液化、儲存、運(yùn)輸?shù)郊幼⒌臍錃鈨\(yùn)關(guān)鍵技術(shù)突破和裝備的自主可控發(fā)展。
謝秀娟介紹,目前常用的氫氣儲運(yùn)方式是壓縮氫氣+長管拖車,此外,液氫和管道輸氫的商業(yè)化路徑也相對成熟,而固態(tài)儲氫、液態(tài)有機(jī)氫、載體儲氫等技術(shù)正在進(jìn)一步研究中。其中,液氫儲氫密度高,安全性也更好,特別是大規(guī)模運(yùn)用后,具有儲運(yùn)量大、充裝快、占地小等優(yōu)勢。
中科院理化所的前身是國家低溫中心,參與大量重點(diǎn)低溫項目,于1956年在國內(nèi)首次實現(xiàn)氫氣液化,近年來逐漸打通核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備、工程應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化全鏈條。謝秀娟表示,國內(nèi)液氫發(fā)展迅猛,已經(jīng)突破5噸及以下氫液化裝備研制,未來還將實現(xiàn)工業(yè)級液氫產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉?。謝秀娟表示,2024年8月,液氫壓力容器有了第一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),“現(xiàn)在的‘卡點(diǎn)’是液氫的儲運(yùn)環(huán)節(jié),要讓液氫罐車真正上路。”
國家管網(wǎng)工程技術(shù)創(chuàng)新公司氫能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人邵強(qiáng)則表示,管道輸送是打通制氫和用氫“最后一公里”的有效方式。他分析,氫資源的市場分布與天然氣基本一致,都是從西部地區(qū)、三北地區(qū)向東部地區(qū)輸送,與“西氣東輸”整體流向相同。隨著未來市場需求增加,中長距離儲運(yùn)需求將推動純氫或摻氫管道建設(shè)。
邵強(qiáng)介紹,純氫管道是公司重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù),也是有望最早實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的方向。在運(yùn)輸量較高且穩(wěn)定的情況下,相比長管拖車或液氫槽車,管道運(yùn)輸具有成本優(yōu)勢。李飛強(qiáng)也認(rèn)為,如果建成國家級輸氫管網(wǎng),依靠風(fēng)力、光伏發(fā)電的龐大產(chǎn)能布局,完全可以實現(xiàn)低成本離網(wǎng)制氫。
邵強(qiáng)展望,純氫、摻氫管道的關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和制造,將成為氫能儲運(yùn)賽道的投資風(fēng)口。他建議國家層面加快完善氫能領(lǐng)域的長效監(jiān)管機(jī)制,推動氫氣管道建設(shè)。
用氫:燃料電池技術(shù)推動車船能源變革
氫燃料電池技術(shù)一直被公認(rèn)為是解決當(dāng)今交通能源和環(huán)境問題的最佳方案之一,為能源動力變革帶來重大契機(jī)。李飛強(qiáng)介紹,國內(nèi)車用燃料電池技術(shù)高速發(fā)展,90%多的膜電極、電堆等關(guān)鍵零部件已實現(xiàn)國產(chǎn)化應(yīng)用,國內(nèi)企業(yè)已全面覆蓋催化劑、氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、膜電極等關(guān)鍵材料,已經(jīng)自主掌握大部分核心技術(shù),在可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和成本方面都有大幅提升。
李飛強(qiáng)認(rèn)為,車用燃料電池技術(shù)的下一個重要目標(biāo)是大幅降低成本,主要依靠掌握核心技術(shù)和加大規(guī)模。他預(yù)測,2025年以后,材料成本可以控制到1000元/千瓦,到2030年有望控制到200元/千瓦。
李飛強(qiáng)建議,將示范政策擴(kuò)大到全國范圍,給予終端用戶更多政策和補(bǔ)貼,推動氫能車輛普及。例如,陜西省全域?qū)嵭袣淠苘囕v高速免費(fèi),車輛全生命周期可節(jié)省200萬元運(yùn)輸費(fèi),有效刺激終端用戶使用意愿。
相比于道路車輛,水運(yùn)領(lǐng)域綠色交通推進(jìn)比較緩慢。大興國際氫能示范區(qū)企業(yè)——北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司副總經(jīng)理、科技部船舶重大專項課題負(fù)責(zé)人朱俊娥介紹,目前我國船舶保有量在12萬艘數(shù)量級,柴油動力船舶的能耗和環(huán)保問題較大,2020年,船舶二氧化碳排放量達(dá)到1200萬噸,占整個交通運(yùn)輸領(lǐng)域排放量的12.6%,推動水運(yùn)交通綠色化非常重要。
朱俊娥在《大功率燃料電池動力系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用與進(jìn)展》主題分享中介紹,氫燃料電池在船舶方面的應(yīng)用,主要集中在船舶、內(nèi)河、近海等場景,以客船、渡船、內(nèi)河貨船、拖輪等類型為主,以及部分海上工程船、滾裝船,且裝機(jī)功率整體偏低。
案例分析顯示,近年來船舶尤其是海船對于燃料電池功率的需求逐漸增大,達(dá)到兆瓦級。朱俊娥表示,相比道路交通場景,船舶保有量小、建造成本高,對動力的需求更高,加氫、儲氫的技術(shù)難度及對安全性的要求也更高,因此,船用燃料電池的發(fā)展要遠(yuǎn)慢于車載應(yīng)用。
朱俊娥表示,目前國際海事局已經(jīng)出臺燃料電池臨時標(biāo)準(zhǔn),船用燃料電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基本框架已經(jīng)成型,氫璞創(chuàng)能正在開發(fā)船用大功率燃料電池系統(tǒng),功率有望達(dá)到500千瓦級。她認(rèn)為,車用燃料電池應(yīng)用示范為全行業(yè)打下良好基礎(chǔ),成為船用燃料電池發(fā)展的重要參考。
氫能是2024年全國兩會《政府工作報告》中提出重點(diǎn)發(fā)展的前沿新興產(chǎn)業(yè),也是新質(zhì)生產(chǎn)力的重要方向。京津冀三地氫能“制、儲、運(yùn)、用”產(chǎn)業(yè)鏈形成緊密協(xié)同關(guān)系,氫能已經(jīng)成為三地合力實現(xiàn)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型的重要選擇。
此間分析人士指出,6位業(yè)界專家的主題分享充分說明行業(yè)現(xiàn)狀,當(dāng)前我國氫能產(chǎn)業(yè)全鏈條已不存在明顯技術(shù)瓶頸,氫能產(chǎn)業(yè)正處于進(jìn)入規(guī)?;瘧?yīng)用的黃金機(jī)遇期。下一步,應(yīng)重點(diǎn)拓展氫能應(yīng)用場景,促進(jìn)氫能技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,需要有關(guān)方面從政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定、法規(guī)修訂等方面給予支持。
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