前言:大力發展氫能產業,尤其是加快布局燃料電池技術,有利于我國在下一代工業體系中占據一席之地。
2019年政府工作報告在修改之后,增加了“推動充電、加氫等設施建設”的內容,引起了市場的廣泛關注,這是氫能源首次寫入政府工作報告。
中國是全球排放大國,2018年,碳排放總量約占全球排放的三分之一。加上污染物排放增加,中國不僅在國內面臨著環境治理的艱巨任務,而且在國際談判上也面臨著巨大的壓力。
國際能源轉型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進行,而氫氣是目前公認的最為理想的能量載體和清潔能源提供者。氫氣無毒無害,反應物為水,綠色清潔,熱值高,相當于汽油的三倍,被譽為“21世紀的終極能源”。
目前,氫能源已經取得國際社會的發展共識,但是在氫能發展上我國目前明顯落后于日本、德國、美國等發達國家,在氫能燃料電池基礎研究和技術發展、氫能產業裝備制造、標準法規、氫能政策等方面仍存在不少瓶頸,在氫能核心技術和關鍵材料、氫能基礎設施發展上明顯滯后,因此,加快發展氫能產業,對于我國推進能源革命和能源轉型具有重大的現實意義。
第一,認識氫能的戰略意義。隨著能源轉型的加快,氫能將成為下一代的基礎性能源,并帶來新一輪能源革命。
未來世界能源從碳氫化合物能源轉向氫能源是大勢所趨,氫能源將成為下一代基礎能源。
人類過去百年的能源進化史,本質上就是碳氫比的調整史,氫含量不斷提高,能量密度也隨之不斷提高,氫氣基礎能量密度是汽油的三倍,因此從各國氫能源產業規劃來看,多數國家是以氫燃料電池為突破口,逐步完善氫能源產業配套,并在2040-2050年實現氫能源社會。
國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示,到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,全球能源需求的18%將來自氫能源。
由于作為氫能利用核心之一的氫燃料電池在能量密度、轉化效率、電子控制上相對于化石能源內燃機的優勢,隨著技術的不斷成熟和成本的逐漸下降,氫能源將成為能源系統的核心,氫能的發展將帶來新一輪的能源革命。
燃料電池是一種電化學反應裝置,燃料電池完全不進行燃料燃燒,而是通過電化學反應直接將燃料的化學能轉化成電能。
與傳統發電方式內燃機、火力發電相比,燃料電池不受卡諾循環限制,因此能量轉化效率高,理論上燃料電池的電能轉化效率可高達83%,目前的實際水平為50%-60%,而內燃機效率為15%-20%,火力發電為35%左右,因此燃料電池仍是能量轉化效率最高的發電裝置,而且燃料電池具備零排放、無污染、噪聲低等優點,符合十九大報告提出“構建清潔低碳、安全高效的能源體系”的要求。
氫能不單能利用在交通運輸領域,其作為理想的能量載體,也可用于連接各種電能和化學原料。氫能是實現以降低碳排放、提高能量獲得、存儲、輸送的效率為目的的綠色中間體,也是解決棄風棄電、提高電網運行效率的最佳能量轉換體。因此,大力發展氫能將助推我國從化石能源向清潔能源轉型。
第二,我國在發展氫能上有著巨大優勢,尤其在制氫環節優勢突出。
氫能生產是氫能源產業發展的重要基礎,而我國是目前氫氣產能最大的國家,也是氫氣生產分布最廣的國家。煤制氫特別是低熱值低品位褐煤的清潔利用制氫是目前階段解決大規模氫來源的一個重要方面,另外我國大量未被消納的風光水電解制氫也是一個很好的解決氫來源的方法。當前我國氫氣總產能達到2500萬噸/年。氫氣是化工行業的重要副產品,中國是煤炭和化工大國,因此獲取氫氣的途徑廣泛。
當前我國大部分氫氣應用于工業領域,屬于自產自消耗的模式,每年僅有20%的氫氣(約500噸)對外部市場供應和銷售,未來潛力巨大。而制氫環節的巨大優勢,為未來發展氫能產業發展奠定了堅實的物質基礎。
第三,大力發展氫能產業,尤其是加快布局燃料電池技術,有利于我國在下一代工業體系中占據一席之地。
由于汽車用燃料電池的能量轉換效率約為傳統內燃機的3倍,而且氫燃料電池汽車不排放硫化物、氮氧化物等有害氣體,也不產生溫室氣體二氧化碳,也不存在純電動車充電時間長、續航里程短的弊病,因此氫能燃料電池汽車被視為新能源汽車的終極解決方案。
據國際氫能委員會數據顯示,到2030年全球燃料電池乘用車預計將達到1000萬至1500萬輛。我國已在國家戰略層面明確將氫能作為能源架構中的一個重要組成部分,并將燃料電池汽車定位為我國汽車行業發展的主流方向之一。
如果氫燃料電池汽車能被廣泛應用,則配套石油建立的整個工業體系將有重大變化,發達國家在過去200年內燃機時代積累起來的技術優勢的價值將大幅縮水,這也給了我國一個戰略布局的機會。
如果我們能把握住這個歷史機遇,有望在下一代全球工業體系重構中發揮重要作用。日本作為最早研發鋰電池的國家,目前卻已基本放棄鋰電池汽車的研發,全力猛攻燃料電池汽車,其做法很值得我們借鑒。
第四,加快政策支持力度,對不利于氫能和燃料電池產業發展的政策進行積極調整。
任何一種新型行業的發展都離不開國家政策的支持。我們國家應盡快制定氫能戰略及規劃,確定氫能在整個能源體系中的作用。日本和歐美國家對氫能和燃料電池行業的政策支持力度值得我們借鑒。從2009年開始,日本政府便通過購置補貼、免費加氫、放寬行業標準、制定長期規劃等手段,鼓勵燃料電池產業的發展。
目前,包括豐田、本田在內的汽車生產商,燃料電池汽車已經實現了商業化量產。美國政府對燃料電池在內的新能源公司提供資金支持和稅收減免,其中,對于燃料電池和任何氫能基礎設施建設實施30%-50%的稅收抵免。德國政府積極支持氫能發展,目前不僅是歐盟中加氫站建設最多的國家,也在燃料電池上成為歐洲發展的標桿。
近年來在氫能源行業發展上,我國各部委制定了相應的支持政策,但仍有諸多政策需要進一步補充和完善。如基礎建設的審批流程需要簡化;加氫站的補貼需要進一步明確(先前的補貼政策2016年底已經到期,目前只有部分企業拿到了政府補貼,今后的加氫站建設和運營補貼還需明確)。另外,加氫標準的制定、液氫的道路運輸標準制定、加氫站的土地性質,以及加氫業務的稅收政策等等一系列管理體系,都需要政府進一步明確和完善。
肖鋼為中海油研究總院新能源研究中心首席科學家,國際知名氫能利用科學家。
陳遠明為北京氫紀元能源科技有限公司CEO。
2019年政府工作報告在修改之后,增加了“推動充電、加氫等設施建設”的內容,引起了市場的廣泛關注,這是氫能源首次寫入政府工作報告。
中國是全球排放大國,2018年,碳排放總量約占全球排放的三分之一。加上污染物排放增加,中國不僅在國內面臨著環境治理的艱巨任務,而且在國際談判上也面臨著巨大的壓力。
國際能源轉型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進行,而氫氣是目前公認的最為理想的能量載體和清潔能源提供者。氫氣無毒無害,反應物為水,綠色清潔,熱值高,相當于汽油的三倍,被譽為“21世紀的終極能源”。
目前,氫能源已經取得國際社會的發展共識,但是在氫能發展上我國目前明顯落后于日本、德國、美國等發達國家,在氫能燃料電池基礎研究和技術發展、氫能產業裝備制造、標準法規、氫能政策等方面仍存在不少瓶頸,在氫能核心技術和關鍵材料、氫能基礎設施發展上明顯滯后,因此,加快發展氫能產業,對于我國推進能源革命和能源轉型具有重大的現實意義。
第一,認識氫能的戰略意義。隨著能源轉型的加快,氫能將成為下一代的基礎性能源,并帶來新一輪能源革命。
未來世界能源從碳氫化合物能源轉向氫能源是大勢所趨,氫能源將成為下一代基礎能源。
人類過去百年的能源進化史,本質上就是碳氫比的調整史,氫含量不斷提高,能量密度也隨之不斷提高,氫氣基礎能量密度是汽油的三倍,因此從各國氫能源產業規劃來看,多數國家是以氫燃料電池為突破口,逐步完善氫能源產業配套,并在2040-2050年實現氫能源社會。
國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示,到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,全球能源需求的18%將來自氫能源。
由于作為氫能利用核心之一的氫燃料電池在能量密度、轉化效率、電子控制上相對于化石能源內燃機的優勢,隨著技術的不斷成熟和成本的逐漸下降,氫能源將成為能源系統的核心,氫能的發展將帶來新一輪的能源革命。
燃料電池是一種電化學反應裝置,燃料電池完全不進行燃料燃燒,而是通過電化學反應直接將燃料的化學能轉化成電能。
與傳統發電方式內燃機、火力發電相比,燃料電池不受卡諾循環限制,因此能量轉化效率高,理論上燃料電池的電能轉化效率可高達83%,目前的實際水平為50%-60%,而內燃機效率為15%-20%,火力發電為35%左右,因此燃料電池仍是能量轉化效率最高的發電裝置,而且燃料電池具備零排放、無污染、噪聲低等優點,符合十九大報告提出“構建清潔低碳、安全高效的能源體系”的要求。
氫能不單能利用在交通運輸領域,其作為理想的能量載體,也可用于連接各種電能和化學原料。氫能是實現以降低碳排放、提高能量獲得、存儲、輸送的效率為目的的綠色中間體,也是解決棄風棄電、提高電網運行效率的最佳能量轉換體。因此,大力發展氫能將助推我國從化石能源向清潔能源轉型。
第二,我國在發展氫能上有著巨大優勢,尤其在制氫環節優勢突出。
氫能生產是氫能源產業發展的重要基礎,而我國是目前氫氣產能最大的國家,也是氫氣生產分布最廣的國家。煤制氫特別是低熱值低品位褐煤的清潔利用制氫是目前階段解決大規模氫來源的一個重要方面,另外我國大量未被消納的風光水電解制氫也是一個很好的解決氫來源的方法。當前我國氫氣總產能達到2500萬噸/年。氫氣是化工行業的重要副產品,中國是煤炭和化工大國,因此獲取氫氣的途徑廣泛。
當前我國大部分氫氣應用于工業領域,屬于自產自消耗的模式,每年僅有20%的氫氣(約500噸)對外部市場供應和銷售,未來潛力巨大。而制氫環節的巨大優勢,為未來發展氫能產業發展奠定了堅實的物質基礎。
第三,大力發展氫能產業,尤其是加快布局燃料電池技術,有利于我國在下一代工業體系中占據一席之地。
由于汽車用燃料電池的能量轉換效率約為傳統內燃機的3倍,而且氫燃料電池汽車不排放硫化物、氮氧化物等有害氣體,也不產生溫室氣體二氧化碳,也不存在純電動車充電時間長、續航里程短的弊病,因此氫能燃料電池汽車被視為新能源汽車的終極解決方案。
據國際氫能委員會數據顯示,到2030年全球燃料電池乘用車預計將達到1000萬至1500萬輛。我國已在國家戰略層面明確將氫能作為能源架構中的一個重要組成部分,并將燃料電池汽車定位為我國汽車行業發展的主流方向之一。
如果氫燃料電池汽車能被廣泛應用,則配套石油建立的整個工業體系將有重大變化,發達國家在過去200年內燃機時代積累起來的技術優勢的價值將大幅縮水,這也給了我國一個戰略布局的機會。
如果我們能把握住這個歷史機遇,有望在下一代全球工業體系重構中發揮重要作用。日本作為最早研發鋰電池的國家,目前卻已基本放棄鋰電池汽車的研發,全力猛攻燃料電池汽車,其做法很值得我們借鑒。
第四,加快政策支持力度,對不利于氫能和燃料電池產業發展的政策進行積極調整。
任何一種新型行業的發展都離不開國家政策的支持。我們國家應盡快制定氫能戰略及規劃,確定氫能在整個能源體系中的作用。日本和歐美國家對氫能和燃料電池行業的政策支持力度值得我們借鑒。從2009年開始,日本政府便通過購置補貼、免費加氫、放寬行業標準、制定長期規劃等手段,鼓勵燃料電池產業的發展。
目前,包括豐田、本田在內的汽車生產商,燃料電池汽車已經實現了商業化量產。美國政府對燃料電池在內的新能源公司提供資金支持和稅收減免,其中,對于燃料電池和任何氫能基礎設施建設實施30%-50%的稅收抵免。德國政府積極支持氫能發展,目前不僅是歐盟中加氫站建設最多的國家,也在燃料電池上成為歐洲發展的標桿。
近年來在氫能源行業發展上,我國各部委制定了相應的支持政策,但仍有諸多政策需要進一步補充和完善。如基礎建設的審批流程需要簡化;加氫站的補貼需要進一步明確(先前的補貼政策2016年底已經到期,目前只有部分企業拿到了政府補貼,今后的加氫站建設和運營補貼還需明確)。另外,加氫標準的制定、液氫的道路運輸標準制定、加氫站的土地性質,以及加氫業務的稅收政策等等一系列管理體系,都需要政府進一步明確和完善。
肖鋼為中海油研究總院新能源研究中心首席科學家,國際知名氫能利用科學家。
陳遠明為北京氫紀元能源科技有限公司CEO。