氢能？大规模商用？
时间：2021-07-29 00:00:00 浏览：0次 来源： 氢能观察(hobserve) 作者：科技与信息化管理部
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从2019年底至今，氢能的发展与应用在我国遍地开花。小到加氢站的落地、氢能汽车的投运，大到省级国家级的项目签约、企业大佬成立专门的氢能公司，似乎氢能的大规模商业化已经开启。但不可否认的是，现在的程度距离目标的达成还很远很远。 发展氢能及燃料电池汽车，是我国实现碳达峰、碳中和的重要战略措施，是改变我国交通工具能源结构的社会性系统工程。在市场中让清洁能源占据主导地位，才能让社会朝着绿色健康的方向稳健发展。 但是，不可反驳的事实是，我国氢能产业虽在技术创新及政策环境等方面迎来一定突破，但距离大规模商用还有不小距离。目前我国投入运营和正在规划建设中的加氢站已达到337座，氢燃料电池汽车累计保有量已超过8000辆，不仅是“无车不建站”和“无站不买车”的尴尬窘境困扰着氢能产业的普及和发展，人们普遍的认知和对氢能应用的认同感甚至没有超过纯电动应用。 激发下游市场需求，促进上游产业不断向前滚动发展，让氢能全产业链布局开来，让氢能应用大规模商业化，是氢能行业将要解决的不小挑战。 氢能产业链涵盖氢能端及燃料电池端。在氢能及燃料电池领域，我国已经初步形成从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局，布局了完整的氢能产业链。 国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径进行，而被誉为“21世纪的终极能源”的氢气是目前公认的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。 中国工程院院士彭苏萍指出，我国能源体系以化石能源为主，碳排放压力巨大，同时，我国70%和40%以上的石油、天然气对外依赖度现状不能满足最基本的能源安全需求。“要实现‘碳达峰、碳中和’目标，就要把清洁能源的规模化和化石能源的清洁化结合起来。大力发展氢能和燃料电池产业，也是重要举措。” 氢能产业链分为两个部分，氢能端和燃料电池端。在氢能端，主要是制氢、储氢、运氢和加氢等核心环节。在燃料电池端，主要是氢燃料电池的应用，如氢燃料电池客车或重型卡车。 常规的制氢技术路线中以传统化石能源制氢为主，全球范围内主要是使用天然气制氢，我国由于煤炭资源比较丰富，因此主要使用煤制氢技术路线，占全国制氢技术的60%以上。制氢路线上将由化石能源制氢逐步过渡至可再生能源制氢。大规模低成本氢气是关键，路线由“灰氢”向“绿氢”发展。未来“可再生能源+水电解制氢”有望成为大规模制氢发展趋势。 在加氢上，自1999年5月全球第一座加氢站在德国慕尼黑机场建成以来，各国相继推动加氢站建设。加氢站技术也在各国的努力探索下不断优化和创新，加氢路线和加氢设施也在推陈出新。 虽然目前中国在加氢站建设和规划上没有出台具体的标准规划，但是地方省市已经陆续出台本地政策。为了响应国家号召，各地对加氢站建设都相应地给予补贴和扶持，在加氢站的运营上也给予更为严格的标准和更为精准的鼓励。 并且，超三分之一的央企正在布局氢能产业链（如下图）： 燃料电池端包括其上游核心材料，如双极板、膜电极及密封层等环节；中游主要为燃料电池系统集成，包括电堆及供气系统等；下游主要为燃料电池的应用场景，目前重点应用方向为交通领域的燃料电池汽车。 过去，我国氢能利用主要在化工领域上，利用氢气作为工业生产中的还原剂。从目前氢能的实际应用来看，我国应用最为广泛的便是氢燃料电池汽车。在今年六月举办的FCVC 2021（第六届氢能与燃料电池汽车大会）上，多家企业在展会上展示了自己最新的燃料电池系统或燃料电池汽车，吸睛无数。 根据中国氢能联盟预计，2050年氢能在中国终端能源体系中占比至少达到10%，氢气需求量接近6000万吨，其中交通运输领域用氢2458万吨，约占该领域用能比例19%，燃料电池车产量达到520万辆/年。 目前在燃料电池系统、电堆环节，国产企业已经实现产品批量供应，随着膜电极国产化的逐步深入，燃料电池产业链已经基本实现国产化。但产业链中质子交换膜、碳纸等材料环节仍处于研发或小批量试制阶段，持续引导国产化推进，实现技术独立可控对成本下降意义重大。 根据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值，燃料电池汽车将占据全球车辆的20%-25%，届时将成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。 “我国氢能产业的主要特征是，政府推动快速进步，煤制氢仍是主要的氢气来源，民营企业是投资的主体，缺少核心技术和关键装备，法规制度还有待完善。”中国工程院院士曹湘洪指出，我国氢能及燃料电池汽车处于导入期，氢能产业呈快速起步态势，一些关键技术、核心装备仍落后于国际先进水平，因此必须围绕产业链布局创新链，坚持问题导向，明确研究方向，加强产业链合作，夯实支持我国氢能产业的技术基础。此外，对于不同副产氢高效低成本的纯化技术，前瞻性的电解水制氢技术，以及固体氧化物电解水制氢技术等，都需要持续的研发创新。
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