氢能产业发展步稳蹄疾
氢能产业发展步稳蹄疾
访国家电投集团首席科学家柴茂荣
图/中经视觉
当前，全球范围正兴起氢能发展热潮，我国也将氢能产业视为未来国家能源体系的重要组成部分。在“双碳”目标引领下，构建以氢能等可再生能源为主的多元化能源体系，既能有效缓解我国面临的能源安全、环境保护和气候治理等多重压力，又能培育新的经济增长点。如何推进氢能“制储输用”全链条发展？氢能在燃料电池汽车的应用前景如何？围绕这些问题，《经济》杂志记者专访了国家电投集团首席科学家柴茂荣。
《经济》：在全球氢能产业迎来爆发式增长的背景下，我国氢能产业发展情况如何？在解决能源短缺、保障能源安全、实现“双碳”目标方面，发展氢能具有怎样的意义？
柴茂荣：我国高度重视氢能产业发展，是世界第一产氢大国，具有良好的制氢基础与广阔的应用市场，发展氢能优势显著。目前，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，形成了交通、工业、能源、建设等领域积极拓展的多元化应用格局，国内氢能产业呈现积极发展态势。
在不新增碳排放的前提下，解决氢的来源问题是氢能产业发展的前提。绿氢产业处于发展初期，面临着生产成本、技术创新、设施建设和储存运输等方面的难题，而化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、成本较低。基于我国氢能产业发展现状，除了电解水制氢外，合理推进化石能源制氢和工业副产氢的回收生产利用，加快培育下游市场，有利于氢能产业的快速发展。
作为取之不尽用之不竭的清洁能源，氢能是替代化石能源、保障国家能源战略安全的重要手段，对减少油气对外依赖、促进能源供给多元化、提高能源安全水平、实现“碳达峰、碳中和”目标，具有重大现实意义。
氢的工业应用距今已经超过百年历史。氢气可作为化工原料合成氨使用，应用在石油炼化或煤化工领域，是可再生能源规模化利用的储能载体。长期的实践证明，氢气是一种安全性较高的能源。作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，氢能在我国经济社会发展和能源绿色低碳转型中具有重要的地位和作用，是实现工业、交通等领域大规模深度脱碳的最佳选择。基于可再生能源发电耦合的电解水制氢，不会产生化石能源使用过程中的污染物和碳排放，实现了全生命周期的绿色清洁，为未来绿色能源使用和能源低碳转型提供了更多选择。
《经济》：在“双碳”目标推动下，我国氢能行业发展按下了加速键。如何统筹推进氢能“制储输用”全链条发展？
柴茂荣：立足我国氢能资源禀赋特点和产业基础，科学优化产业布局，引导产业规范发展，形成符合我国国情的氢能发展战略、支持政策和研发体系，推进氢能产业健康、有序、可持续发展。
积极发挥规划引导和政策激励效应，加大对氢能科技创新和产业创新的支持力度；充分发挥国家能源集团、中国石化等氢能龙头企业的国家战略科技担当、创新主导作用，加快建立和完善更加协同高效的氢能产业创新体系；同时，持续鼓励科技研发、培育氢能企业，支持更多中小企业进入龙头企业供应链，形成协同发展优势，共同打好氢能产业链现代化攻坚战。
围绕氢能高质量发展重大需求，统筹考虑氢能供应能力、产业基础和市场空间，推动氢能全产业链关键核心技术、材料和装备创新合作。聚焦氢能重点领域和关键环节，开展氢能技术创新与产业应用示范，促进产业链创新链深入融合发展。积极培育氢能应用场景，降低制氢成本，持续推动氢能产业发展。
《经济》：在交通领域，当前氢能应用大多集中在商用车，较少在乘用车。在您看来，加快放开乘用车领域的应用有何必要性？需要攻克哪些难题？未来，氢燃料电池车和锂电池车市场将如何分布？
柴茂荣：燃料电池汽车是氢能应用的关键领域。作为一种“零排放、无污染”的运载工具，燃料电池车具有加注时间短、续航里程长、能量密度高等优势，未来应用前景十分广阔。从氢燃料电池在交通领域的应用看，乘用车对燃料电池的功率、耐久性要求相对较低，将成为未来汽车产业重要的发展方向。随着燃料电池汽车核心技术的研究和发展，燃料电池在寿命、成本、性能等问题上的不断优化和突破，将推进燃料电池乘用车规模化应用和国家新能源汽车产业多元化发展。
如何实现车端高效储氢，仍是燃料电池汽车发展面临的重要问题之一，其存储体积、轻量化程度、安全性能很大程度上影响了燃料电池汽车的续航里程和安全运行。70MPa储氢瓶与35MPa储氢瓶相比，在体积相同的情况下，储氢量相差一倍，续航里程相差三倍。目前国内已经实现35MPa的Ⅲ型瓶的规模化应用和70MPa的Ⅲ型瓶的示范应用，Ⅳ型车载储氢瓶有待大规模推广应用。
未来，燃料电池汽车与锂电池汽车形成互补。从安全性角度看，燃料电池汽车的储氢罐与发电系统是分开的，电堆不会引起自燃，具备一定的安全性优势；从续航能力看，在极低温度条件下，燃料电池汽车消耗的功率较小，具有较大的续航优势，而锂电池汽车会因其电池的特性导致续航里程大大缩短。以搭载国氢科技自主研发的“氢腾”燃料电池的氢能大巴为例，大巴在夏天续航里程为580公里左右，而在冬天则能达到650公里左右。由此可见，在北方寒冷地区，相较锂电池汽车，燃料电池汽车具有续航优势。
此外，随着氢能与燃料电池技术成熟、产量规模提升、绿氢价格下降以及基础设施的完善，燃料电池汽车有望具备整体竞争力，与锂动力电池汽车将长期共存发展。
本刊记者/马明（赵菊对本文亦有贡献）