北京2022年冬奧會即將到來，一則新能源應(yīng)用新聞引人注目：冬奧會期間將在延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)投入700余輛氫燃料大巴車，提供交通服務(wù)保障。
這是氫能源日益廣泛應(yīng)用的一個縮影。近年來，我國氫燃料電池膜電極等核心技術(shù)不斷取得突破，氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈布局日漸清晰。這股氫能源“旋風(fēng)”，將給社會帶來哪些改變？發(fā)展?jié)摿τ卸啻螅?/p>
綠氫成本不斷下降，核心技術(shù)屢屢突破
與其他新能源相比，氫能源儲量大、污染小、效率高。氫能源單位質(zhì)量所蘊含的能量約是石油的3倍、煤炭的4.5倍。氫能應(yīng)用場景廣泛，氫燃料電池可應(yīng)用于重載卡車、有軌電車、船舶、無人機、分布式發(fā)電等。
廣州市黃埔區(qū)，準備投入使用的新能源卡車上的氫燃料電池發(fā)動機。 新華社記者馬曉澄攝
根據(jù)制取方式和碳排放量不同，氫能主要分為灰氫、藍氫、綠氫。其中，綠氫是通過光伏發(fā)電、風(fēng)電等新能源電解水制氫，被稱為“零碳氫氣”。
當前，作為“零碳氫氣”的綠氫正呈現(xiàn)技術(shù)逐漸成熟、成本不斷下降、市場持續(xù)發(fā)展的趨勢，國內(nèi)多家企業(yè)紛紛布局綠氫項目。
11月30日，中國石化宣布我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目正式啟動建設(shè)。這是全球在建的最大光伏綠氫生產(chǎn)項目，投產(chǎn)后年產(chǎn)綠氫可達2萬噸。
中國氫能聯(lián)盟預(yù)計，到2030年，中國氫能市場規(guī)模有望達4300萬噸，其中綠氫的占比將從2019年的1%提高到10%，市場規(guī)模將增長近30倍。
值得注意的是，近年來，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈上裝備國產(chǎn)化進程明顯加快，核心技術(shù)不斷突破。
在位于廣州黃埔區(qū)的灣區(qū)氫能孵化中心，一排車身涂成綠色的建筑垃圾運送車正在等待上牌。與傳統(tǒng)燃油驅(qū)動車不同，這些車全部都是氫燃料電池驅(qū)動，僅需8至15分鐘便可完成充氫，續(xù)航里程超過400公里。
由雄川氫能科技（廣州）有限責(zé)任公司參與研發(fā)的氫能源建筑垃圾運送車。 新華社記者馬曉澄攝
這批車輛由雄川氫能科技（廣州）有限責(zé)任公司研發(fā)。雄川氫能是廣州市最早從事氫能產(chǎn)業(yè)的專業(yè)公司之一，目前正在進行催化劑、氣體擴散層、膜電極等關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化替代，其運營的灣區(qū)氫能孵化中心聚集了多個氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)。
“氫燃料電池發(fā)動機的原理是高純氫與空氣中的氧氣在催化劑的作用下，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生成純凈水的同時產(chǎn)生電，沒有其他任何排放物和污染。”雄川氫能副總經(jīng)理李榮軍說。
膜電極被稱為燃料電池的“芯片”，決定燃料電池的性能、壽命和成本。鴻基創(chuàng)能科技（廣州）有限公司生產(chǎn)的膜電極已基本滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需求，并于2019年開始批量化生產(chǎn)并提供給國內(nèi)外多家客戶，年產(chǎn)銷量已超過100萬片。
多地布局氫能發(fā)展，完整產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成
《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》顯示，截至2020年底，占全球GDP總量52%的27個國家中，16個已制定全面的國家氫能戰(zhàn)略。
近年來，我國在多項產(chǎn)業(yè)政策中明確提出要支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2019年，氫能源首次寫入政府工作報告，明確將推動加氫等設(shè)施建設(shè)。今年10月發(fā)布的《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，統(tǒng)籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展；推動加氫站建設(shè)；加強氫能生產(chǎn)、儲存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)?；瘧?yīng)用。
在“碳中和、碳達峰”背景下，氫能已被全國多個省份列入發(fā)展規(guī)劃，產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和布局逐漸加速。
今年8月，北京市經(jīng)濟和信息化局發(fā)布《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案（2021-2025年）》，明確2023年前，培育5至8家具有國際影響力的氫能產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，京津冀區(qū)域累計實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破500億元，減少碳排放100萬噸。
上海規(guī)劃到2023年加氫站接近100座，形成產(chǎn)出規(guī)模約1000億元，以及推廣氫燃料電池汽車接近10000輛；廣東提出開展氫燃料電池汽車規(guī)?；茝V應(yīng)用，加快推進加氫站規(guī)劃建設(shè)，在珠三角核心區(qū)、沿海經(jīng)濟帶布局建設(shè)約300座加氫站。
廣州市黃埔區(qū)發(fā)改局局長楊元師介紹，作為國家新能源綜合利用示范區(qū)的廣州黃埔區(qū)已建成加氫站7座，引進40家左右的氫能上下游企業(yè)和機構(gòu)入駐，產(chǎn)業(yè)鏈條初步完善。
根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》，當前我國氫氣產(chǎn)能約每年4100萬噸，產(chǎn)量約3342萬噸，是世界第一產(chǎn)氫國。中國氫能聯(lián)盟預(yù)計到2050年，氫能在中國終端能源體系中占比超過10%，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達到12萬億元。
截至2020年底，我國建成加氫站128座，氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛。
業(yè)內(nèi)人士稱，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)逐步形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)全國“遍地開花”，在京津冀、長三角、珠三角一些城市實現(xiàn)氫燃料電池汽車小范圍規(guī)?；痉稇?yīng)用。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟須加強統(tǒng)籌與技術(shù)攻關(guān)
在氫能前景被普遍看好的情況下，我國在產(chǎn)業(yè)鏈完善、核心技術(shù)研發(fā)等方面均取得顯著進展，但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存制約瓶頸。
氫能源汽車上安裝的氫氣瓶。新華社記者馬曉澄攝
業(yè)內(nèi)人士指出，目前我國的氫能技術(shù)儲備不足，應(yīng)用規(guī)模小，成本高，基礎(chǔ)設(shè)施不完善，仍需要依賴補貼才能實現(xiàn)商業(yè)化閉環(huán)；地區(qū)間差異十分明顯，大部分地區(qū)并不具備將技術(shù)裝備向市場變現(xiàn)的能力和條件，氫能項目一哄而上的現(xiàn)象比較突出。
此外，氫能產(chǎn)業(yè)部分關(guān)鍵材料及核心零部件嚴重依賴進口的局面還沒有得到根本改觀。鴻基創(chuàng)能首席技術(shù)官葉思宇表示，目前公司批量化生產(chǎn)的膜電極所需的催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙等尚需進口。
“中國國內(nèi)并不缺乏對這些核心材料和技術(shù)的研究，難點在于如何通過工程驗證轉(zhuǎn)化為終端產(chǎn)品?！比~思宇說。
受訪企業(yè)和專家認為，氫能產(chǎn)業(yè)的長遠和可持續(xù)發(fā)展需加強頂層設(shè)計，推動產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展，加大力度進行核心技術(shù)攻關(guān)。
李榮軍表示，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)需要國家層面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，鼓勵制氫資源豐富及財政相對充裕的地方優(yōu)先發(fā)展氫能，做好前期的示范推廣應(yīng)用，推動國產(chǎn)化替代降低成本和技術(shù)迭代。
葉思宇等建議，通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、創(chuàng)新平臺等形式，組織產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)與高校、研究所一起聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)新應(yīng)用場景，擴大推廣規(guī)模，加強工程驗證，打通科技成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”。
