近年来,我国氢能产业在全球科技革命和产业变革同我国经济高质量发展要求的历史性交汇中持续走热。随着技术和产业的深入发展,作为清洁无碳的二次能源,氢能有望在实现“碳达峰”“碳中和”目标过程中发挥重要作用。制约我国氢能大规模商用的瓶颈究竟是什么?“十四五”时期,氢能又将怎样走进我们的生活、改变社会?中国国际经济交流中心近日发布《对“十四五”我国氢能产业高质量发展的建议》。《中国智库报告》第二篇,总台央广记者张棉棉对话中国国际经济交流中心科研信息部部长、能源政策研究所负责人、研究员景春梅。
氢能是什么?
近几年各国都在加快布局氢能,从国内看,“双碳”目标的提出进一步激发了我国氢能产业发展积极性。2020年底,我国氢燃料电池汽车保有量超过7000辆,建成加氢站128座,成为全球最大的氢燃料电池商用车生产国。
值得一提的是,当“氢能”遇到北京冬奥会,也给大家带来了惊喜,这届奥运的四大理念之首就是“绿色办奥”,而其中,氢燃料电池车的使用,称得上是本届冬奥会亮点之一。从“未来”走来的氢燃料电池车究竟有着怎样不同一般的本领?氢能的安全性又是否能够保证?
景春梅答记者问“Q&A”
Q:马上就要召开的北京冬奥会是以氢能出行为主,将示范运营1000多辆燃料电池车,而且已经建成了30多个加氢站,这可以说是氢能源应用展示的一个重要窗口,但是很多人对氢能源汽车的原理并不太了解,能不能请您给我们简单解释一下?
景春梅:氢燃料电池车它是属于新能源车的一种,原来燃油车它是通过汽柴油的燃烧或者天然气的燃烧,来驱动汽车。氢燃燃料电池车,它是通过导入氢气,然后通过氢燃料电池的电化学反应来驱动汽车。氢能车因为它用的是氢气,排放出来的是水,所以说它是一种清洁无碳的能源,氢能车是一种新能源的绿色环保的交通工具。
Q:氢作为一种重要的能源,是什么时候开始进入我们的视野,又是如何来提取和存储的?
景春梅:氢广泛地存在水、空气及其他化合物当中,但是它密度小、活跃度非常高、不是单质存在,作为能源来利用的话,它的储存提取方面它都是有技术难度的。人类把氢作为能源来开始研究、利用是在上世纪70年代,全球石油危机之后,人们开始探索新的替代能源。美国在全球开始率先研究氢能源的利用,并将氢能纳入到能源战略。
Q:刚才您也提到氢能其实从发现到利用已经有很多年了,我们也了解到,好像氢能之所以没有大规模商用,有一个很重要的制约因素,是氢能的安全性。那么您怎么看制约氢能发展的安全性瓶颈呢?
景春梅:氢是一种密度比较小的气体,它的活性比较强,容易逃逸,在我们看来,它确实是一种易燃易爆的气体,但是它爆炸要求的浓度比较高,如果在开放环境下很难发生爆炸。氢能源之所以没有大规模商用,我觉得因素挺多的,包括它现在成本还很高,当然前提还有安全性,就是人们对它的认知还不够,缺乏氢安全生产和利用的标准、管理等制度规范,有很多政策方面的障碍。
实际上不管是石油也好,天然气也好,无一不是危险化学品,但是为什么现在我们看到城市里的加油站、加气站就不会恐惧,是因为我们了解了它。从生产、制备、运输到应用,我们都有严格的技术标准、生产的规范,还有严格的监管的制度和规范,所以我们就知道怎么样去把它安全的风险“关”在笼子里,所以大家就不恐惧了。安全是氢能产业高质量发展的前提,氢能的安全将来也得这样去做。
如何推动氢能加快融入大众生活?
目前,可再生能源电解水制氢在氢气供应中占比不足1%。氢能生产中,核心关键技术依赖进口,导致全产业链成本高企,特别是氢气制取和存储成本高昂。应用推广高度依赖政府补贴、商业化发展模式尚难以建立,这些问题究竟该怎么“破”?
景春梅答记者问“Q&A”
Q:在您的研究报告中提到,我国氢能发展氢的源头不够绿色,这个问题该如何来解决呢?
景春梅:目前从全球也好,从我们国家也好,大部分都是通过化石能源来实现制氢,比如说像我们国家煤制氢就占到62%,可再生能源电解水制氢气占比不到1%,因为化石能源制氢,会产生碳和其他的污染物的排放,我们称之为灰氢、蓝氢,所以我们从源头上绿氢的量还不够。
下一步如果让我们的氢源都“绿”起来的话,还是要大力发展可再生能源制氢,从源头上做到清源无碳,另外在已有的化石能源制氢上尽量地去与碳捕集技术进行匹配,通过这种负碳技术来进行碳收集和利用,并逐步做到商业化应用。
Q:您的报告中也提到另外一个制约氢能发展的因素是成本不菲,能不能给我们举例说明一下。
景春梅:目前因为我们核心关键技术还不完全自主可控,因为我们的商业模式还没有形成,所以我们现在整个氢能产业链成本都高。比如从制备、储运、加注到应用,比如说车的价格,还有氢气的价格都是比较高的。从终端用车的角度,比如3.5吨的氢燃料电池物流车,它的制造成本就要80万,这个价格要比我们柴油车要贵很多。包括还有在一些地方示范的氢燃料电池的大巴车,一辆100多万,比我们现在电动车还有天然气车都贵很多,所以这样就制约了氢能车的应用。
从氢气的价格看,一公斤氢现在大部分地区都是70~80元,如果要与汽柴油形成平价,氢气的终端价格应该得35~40元,才与汽柴油具有竞争力。此外,氢气储运的成本也很高。目前这些因素都导致了整个氢能产业链总体成本偏高,应用推广的范围还比较有限。
Q:对很多人来说,提到氢能源,想到的就是新能源汽车,但是您的报告中其实也特别说明了制约我国氢能发展的一个因素,是场景不多,那么我们的氢能发展除了新能源汽车还有哪些应用场景呢?
景春梅:氢如果作为能源,它的应用范围其实很广的。比如说在二产领域,除了我们熟悉的交通之外,还有很多工业领域,比如冶金、炼钢、煤化工,包括石油化工领域,都有很多的应用场景。只不过现在全球也好,还是我们国家也好,氢能的应用普遍都是从车作为突破口开始的,所以大家可能觉得氢能等于氢能车,其实这是错误的。
其实,我觉得对我们国家来说,氢最大的价值在于发挥储能的作用。因为氢它可以改变电瞬时消费的特点,不能上网消纳的风电和光电,通过电能然后转化成氢储存起来,这样可以带动我们国家的可再生能源大规模发展。而且,可再生能源制氢产业链再往下走,与别的产业进行优化组合,还可以衍生出很多的应用场景,不但对经济增长产生很大的拉动作用,同时也会提升我们经济绿色低碳发展的水平。
氢能产业未来将何去何从?
目前英国、法国、德国、意大利等主要欧洲国家纷纷发布国家氢能战略,明确了2030年氢能发展目标以及相应的投资计划,这些战略不仅将带动能源结构改变,更将带动相关技术集成,连带其他行业的技术革新。截至2020年底,欧洲共有总装机量为21.3GW的151个电解水制氢项目在推进。从我国来看,“十四五”时期氢能产业的发展前景又如何?
景春梅答记者问“Q&A”
Q:您的报告中提到,近几年美、欧、亚、大洋洲的主要经济体竞相出台氢能战略,为什么现在大家都这么重视氢能?
景春梅:从国际上来说,这些年随着应对气候变化、碳中和成为全球共识,能源转型、绿色低碳发展成为主旋律。同时,全球高科技革命也在日新月异地发展,而氢能实际上是全球能源转型和高科技革命的交会的一个缩影。氢能产业链对经济的拉动力非常强,比如说它横跨能源、材料、装备制造、汽车制造等多个领域,不但可以带动传统产业发展,还催生了新的产业链,壮大整个绿色低碳产业发展。从全球这两年来说,特别是疫情之后,各国都在寻找新的经济增长点来提振经济,实现经济复苏。所以这些因素叠加在一起,大家特别地关注氢能,因为氢能绿色无碳,它代表了未来能源革命和高科技革命的新趋势和新方向。
Q:从技术和产能两个维度来说,我们在世界范围处于一个什么样的位置呢?
景春梅:我们掌握氢能产业链主要生产工艺和技术,也拥有基本健全的产业链,但是我们与国际先进水平还具有明显差距,一些核心关键技术和材料还需要依赖进口。从世界范围看,我们在技术上总体还处于跟跑,个别生产环节处于并跑。我国是全球最大的产氢国,也是全球最大的可再生能源生产国,拥有全球最大的潜在市场,包括我们已经是全球最大的氢燃料电池商用车生产国,我觉得我们整个氢能产业应用,可再生能源制氢等方面都有很大的潜力,也有可能在全球氢能竞争中走向前列。
Q:“十四五”规划提出,要在氢能等领域布局一批未来产业,那么未来从国家宏观政策的角度来看,应该如何来做,从而来提高我国氢能的竞争力?
景春梅:我觉得宏观政策也应该是问题导向的,针对我们国家在氢能绿色发展方面的潜在的竞争力,比如说从绿氢制备,氢储能、氢运输、燃料电池技术等方面,出台一些相应的支持政策鼓励技术突破,产业应用不断扩大。所以我们从宏观政策的角度,要鼓励技术创新,同时要鼓励氢能的示范应用,通过这些举措不断提升我们的产业的竞争力,国际合作能力。
Q:氢能最终会和煤炭石油一样成为我们生活中必不可少的一种能源吗?如果会的话,我们还需要等多久?
景春梅:这个问题挺难回答的,我们把氢能作为一种未来能源,我们期待它能够在我们能源的转型当中,我们生活的绿色低碳中发挥重要作用。氢能它也是一种二次能源,它是与电还有汽油、柴油、冷、热能等是并行在一起的,我们相信有一天它会成为我们一种必不可少的能源,来提升我们能源利用的绿色低碳水平,我觉得一定会的。我觉得一定是随着氢能的发展,在我们国家的工业领域,建筑、交通领域会有越来越多的应用。
(总台央广记者 张棉棉)
(新媒体编辑 廉金亮)