主页 对正在重构的全球工业体系影响深远

前言:大力发展氢能产业,尤其是加快布局燃料电池技术,有利于我国在下一代工业体系中占据一席之地。

2019年政府工作报告在修改之后,增加了“推动充电、加氢等设施建设”的内容,引起了市场的广泛关注,这是氢能源首次写入政府工作报告。

(来源:微信公众号“能源杂志” ID:energymagazine 作者:肖钢 陈远明)

中国是全球排放大国,2018年,碳排放总量约占全球排放的三分之一。加上污染物排放增加,中国不仅在国内面临着环境治理的艰巨任务,而且在国际谈判上也面临着巨大的压力。

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。氢气无毒无害,反应物为水,绿色清洁,热值高,相当于汽油的三倍,被誉为“21世纪的终极能源”。

目前,氢能源已经取得国际社会的发展共识,但是在氢能发展上我国目前明显落后于日本、德国、美国等发达国家,在氢能燃料电池基础研究和技术发展、氢能产业装备制造、标准法规、氢能政策等方面仍存在不少瓶颈,在氢能核心技术和关键材料、氢能基础设施发展上明显滞后,因此,加快发展氢能产业,对于我国推进能源革命和能源转型具有重大的现实意义。

第一,认识氢能的战略意义。随着能源转型的加快,氢能将成为下一代的基础性能源,并带来新一轮能源革命。

未来世界能源从碳氢化合物能源转向氢能源是大势所趋,氢能源将成为下一代基础能源。

人类过去百年的能源进化史,本质上就是碳氢比的调整史,氢含量不断提高,能量密度也随之不断提高,氢气基础能量密度是汽油的三倍,因此从各国氢能源产业规划来看,多数国家是以氢燃料电池为突破口,逐步完善氢能源产业配套,并在2040-2050年实现氢能源社会。

国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,到2050年,氢能源需求将是目前的10倍,全球能源需求的18%将来自氢能源。

由于作为氢能利用核心之一的氢燃料电池在能量密度、转化效率、电子控制上相对于化石能源内燃机的优势,随着技术的不断成熟和成本的逐渐下降,氢能源将成为能源系统的核心,氢能的发展将带来新一轮的能源革命。

燃料电池是一种电化学反应装置,燃料电池完全不进行燃料燃烧,而是通过电化学反应直接将燃料的化学能转化成电能。

与传统发电方式内燃机、火力发电相比,燃料电池不受卡诺循环限制,因此能量转化效率高,理论上燃料电池的电能转化效率可高达83%,目前的实际水平为50%-60%,而内燃机效率为15%-20%,火力发电为35%左右,因此燃料电池仍是能量转化效率最高的发电装置,而且燃料电池具备零排放、无污染、噪声低等优点,符合十九大报告提出“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的要求。

氢能不单能利用在交通运输领域,其作为理想的能量载体,也可用于连接各种电能和化学原料。氢能是实现以降低碳排放、提高能量获得、存储、输送的效率为目的的绿色中间体,也是解决弃风弃电、提高电网运行效率的最佳能量转换体。因此,大力发展氢能将助推我国从化石能源向清洁能源转型。

第二,我国在发展氢能上有着巨大优势,尤其在制氢环节优势突出。

氢能生产是氢能源产业发展的重要基础,而我国是目前氢气产能最大的国家,也是氢气生产分布最广的国家。煤制氢特别是低热值低品位褐煤的清洁利用制氢是目前阶段解决大规模氢来源的一个重要方面,另外我国大量未被消纳的风光水电解制氢也是一个很好的解决氢来源的方法。当前我国氢气总产能达到2500万吨/年。氢气是化工行业的重要副产品,中国是煤炭和化工大国,因此获取氢气的途径广泛。

当前我国大部分氢气应用于工业领域,属于自产自消耗的模式,每年仅有20%的氢气(约500吨)对外部市场供应和销售,未来潜力巨大。而制氢环节的巨大优势,为未来发展氢能产业发展奠定了坚实的物质基础。

第三,大力发展氢能产业,尤其是加快布局燃料电池技术,有利于我国在下一代工业体系中占据一席之地。

由于汽车用燃料电池的能量转换效率约为传统内燃机的3倍,而且氢燃料电池汽车不排放硫化物、氮氧化物等有害气体,也不产生温室气体二氧化碳,也不存在纯电动车充电时间长、续航里程短的弊病,因此氢能燃料电池汽车被视为新能源汽车的终极解决方案。

据国际氢能委员会数据显示,到2030年全球燃料电池乘用车预计将达到1000万至1500万辆。我国已在国家战略层面明确将氢能作为能源架构中的一个重要组成部分,并将燃料电池汽车定位为我国汽车行业发展的主流方向之一。

如果氢燃料电池汽车能被广泛应用,则配套石油建立的整个工业体系将有重大变化,发达国家在过去200年内燃机时代积累起来的技术优势的价值将大幅缩水,这也给了我国一个战略布局的机会。

如果我们能把握住这个历史机遇,有望在下一代全球工业体系重构中发挥重要作用。日本作为最早研发锂电池的国家,目前却已基本放弃锂电池汽车的研发,全力猛攻燃料电池汽车,其做法很值得我们借鉴。

第四,加快政策支持力度,对不利于氢能和燃料电池产业发展的政策进行积极调整。

任何一种新型行业的发展都离不开国家政策的支持。我们国家应尽快制定氢能战略及规划,确定氢能在整个能源体系中的作用。日本和欧美国家对氢能和燃料电池行业的政策支持力度值得我们借鉴。从2009年开始,日本政府便通过购置补贴、免费加氢、放宽行业标准、制定长期规划等手段,鼓励燃料电池产业的发展。

目前,包括丰田、本田在内的汽车生产商,燃料电池汽车已经实现了商业化量产。美国政府对燃料电池在内的新能源公司提供资金支持和税收减免,其中,对于燃料电池和任何氢能基础设施建设实施30%-50%的税收抵免。德国政府积极支持氢能发展,目前不仅是欧盟中加氢站建设最多的国家,也在燃料电池上成为欧洲发展的标杆。

近年来在氢能源行业发展上,我国各部委制定了相应的支持政策,但仍有诸多政策需要进一步补充和完善。如基础建设的审批流程需要简化;加氢站的补贴需要进一步明确(先前的补贴政策2016年底已经到期,目前只有部分企业拿到了政府补贴,今后的加氢站建设和运营补贴还需明确)。另外,加氢标准的制定、液氢的道路运输标准制定、加氢站的土地性质,以及加氢业务的税收政策等等一系列管理体系,都需要政府进一步明确和完善。

肖钢为中海油研究总院新能源研究中心首席科学家,国际知名氢能利用科学家。

陈远明为北京氢纪元能源科技有限公司CEO。

原标题:主页,对正在重构的全球工业体系影响深远

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