氫能全產(chǎn)業(yè)鏈如何進(jìn)入大規模應用？這里給出答案

9月12日，第二屆智領(lǐng)未來(lái)·氫聚人才“‘興濱雄綠色轉型與人才驅動(dòng)’聚焦氫能機遇與人才發(fā)展”論壇在大興國際氫能示范區舉行。論壇安排京津冀氫能全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng )新應用專(zhuān)題分享環(huán)節，氫能研究機構和頭部企業(yè)專(zhuān)家介紹經(jīng)驗、分享見(jiàn)解，展望氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。記者在活動(dòng)現場(chǎng)簡(jiǎn)要梳理了部分專(zhuān)家觀(guān)點(diǎn)。

制氫：大規模電解水制氫的機遇與挑戰

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(xiàn)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(shí)現規?；瘧?。

天津市大陸制氫設備有限公司總工程師許衛介紹，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(lái)一段時(shí)間大規模電解水制氫的主要技術(shù)路線(xiàn)。許衛表示，大規模制氫系統的首要關(guān)鍵詞就是“大規模”，更大的電解設備可降低投資和運行成本，更適應市場(chǎng)需求。

電解水制氫主要消耗電能和水，不同來(lái)源的電能成本不同，各地在峰谷電價(jià)、階梯水價(jià)方面的政策也有差異，意味著(zhù)同樣的制氫設備，在不同的地方生產(chǎn)氫氣的成本并不一致。許衛表示，在水資源豐富地區，如我國西南部，利用風(fēng)力和光伏發(fā)電制氫，可實(shí)現最低成本。

大興國際氫能示范區企業(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)官李飛強表示，電解水制氫的設備、用水、運維成本并不高，其80%—90%的成本取決于電價(jià)，因此下一步發(fā)展重點(diǎn)是擴大規模、降低成本，實(shí)現高利潤的“綠氫”。

在北京明陽(yáng)氫能科技有限公司解決方案部總監葉鑫看來(lái)，電解水制氫設備的大型化、輕量化、模塊化非常重要，為提升系統整體效率、降低成本，除了需要考慮水耗、電耗之外，還應該注重系統整合能力。

許衛表示，大規模電解水制氫面臨成本、標準、法規三方面挑戰。根據現行規定，電解水制氫屬于危險化學(xué)品生產(chǎn)項目，只能在化工園區落地，而“化工”是許多地方產(chǎn)業(yè)禁限目錄的“?？?rdquo;。“這個(gè)規定限制了很多綠氫項目”，許衛介紹，近年來(lái)山東、河北、內蒙古等省份已經(jīng)在地方政策層面有所突破。

儲運：液氫和管道輸氫商業(yè)化路徑成熟

就當前技術(shù)水平和應用場(chǎng)景而言，氫氣的儲存和運輸結合度很高，可合并研究，高效、低成本的儲運技術(shù)是實(shí)現大規模應用的必要保障。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導師謝秀娟表示，依托國家重點(diǎn)專(zhuān)項以及地方項目支持，國內已經(jīng)實(shí)現從液化、儲存、運輸到加注的氫氣儲運關(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方式是壓縮氫氣+長(cháng)管拖車(chē)，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，特別是大規模運用后，具有儲運量大、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年在國內首次實(shí)現氫氣液化，近年來(lái)逐漸打通核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備、工程應用、產(chǎn)業(yè)轉化全鏈條。謝秀娟表示，國內液氫發(fā)展迅猛，已經(jīng)突破5噸及以下氫液化裝備研制，未來(lái)還將實(shí)現工業(yè)級液氫產(chǎn)業(yè)鏈示范。謝秀娟表示，2024年8月，液氫壓力容器有了第一個(gè)行業(yè)標準，“現在的‘卡點(diǎn)’是液氫的儲運環(huán)節，要讓液氫罐車(chē)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)負責人邵強則表示，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(chǎng)分布與天然氣基本一致，都是從西部地區、三北地區向東部地區輸送，與“西氣東輸”整體流向相同。隨著(zhù)未來(lái)市場(chǎng)需求增加，中長(cháng)距離儲運需求將推動(dòng)純氫或摻氫管道建設。

邵強介紹，純氫管道是公司重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)，也是有望最早實(shí)現工業(yè)化應用的方向。在運輸量較高且穩定的情況下，相比長(cháng)管拖車(chē)或液氫槽車(chē)，管道運輸具有成本優(yōu)勢。李飛強也認為，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(shí)現低成本離網(wǎng)制氫。

邵強展望，純氫、摻氫管道的關(guān)鍵設備研發(fā)和制造，將成為氫能儲運賽道的投資風(fēng)口。他建議國家層面加快完善氫能領(lǐng)域的長(cháng)效監管機制，推動(dòng)氫氣管道建設。

用氫：燃料電池技術(shù)推動(dòng)車(chē)船能源變革

氫燃料電池技術(shù)一直被公認為是解決當今交通能源和環(huán)境問(wèn)題的最佳方案之一，為能源動(dòng)力變革帶來(lái)重大契機。李飛強介紹，國內車(chē)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(shí)現國產(chǎn)化應用，國內企業(yè)已全面覆蓋催化劑、氣體擴散層、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)濟性和成本方面都有大幅提升。

李飛強認為，車(chē)用燃料電池技術(shù)的下一個(gè)重要目標是大幅降低成本，主要依靠掌握核心技術(shù)和加大規模。他預測，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。

李飛強建議，將示范政策擴大到全國范圍，給予終端用戶(hù)更多政策和補貼，推動(dòng)氫能車(chē)輛普及。例如，陜西省全域實(shí)行氫能車(chē)輛高速免費，車(chē)輛全生命周期可節省200萬(wàn)元運輸費，有效刺激終端用戶(hù)使用意愿。

相比于道路車(chē)輛，水運領(lǐng)域綠色交通推進(jìn)比較緩慢。大興國際氫能示范區企業(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(zhuān)項課題負責人朱俊娥介紹，目前我國船舶保有量在12萬(wàn)艘數量級，柴油動(dòng)力船舶的能耗和環(huán)保問(wèn)題較大，2020年，船舶二氧化碳排放量達到1200萬(wàn)噸，占整個(gè)交通運輸領(lǐng)域排放量的12.6%，推動(dòng)水運交通綠色化非常重要。

朱俊娥在《大功率燃料電池動(dòng)力系統在船舶上的應用與進(jìn)展》主題分享中介紹，氫燃料電池在船舶方面的應用，主要集中在船舶、內河、近海等場(chǎng)景，以客船、渡船、內河貨船、拖輪等類(lèi)型為主，以及部分海上工程船、滾裝船，且裝機功率整體偏低。

案例分析顯示，近年來(lái)船舶尤其是海船對于燃料電池功率的需求逐漸增大，達到兆瓦級。朱俊娥表示，相比道路交通場(chǎng)景，船舶保有量小、建造成本高，對動(dòng)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)展要遠慢于車(chē)載應用。

朱俊娥表示，目前國際海事局已經(jīng)出臺燃料電池臨時(shí)標準，船用燃料電池標準規范的基本框架已經(jīng)成型，氫璞創(chuàng )能正在開(kāi)發(fā)船用大功率燃料電池系統，功率有望達到500千瓦級。她認為，車(chē)用燃料電池應用示范為全行業(yè)打下良好基礎，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(huì )《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、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(shí)現區域能源結構綠色轉型的重要選擇。

此間分析人士指出，6位業(yè)界專(zhuān)家的主題分享充分說(shuō)明行業(yè)現狀，當前我國氫能產(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?；瘧玫狞S金機遇期。下一步，應重點(diǎn)拓展氫能應用場(chǎng)景，促進(jìn)氫能技術(shù)成果轉化，需要有關(guān)方面從政策引導、標準制定、法規修訂等方面給予支持。