可以作為燃料，也能用于發(fā)電……用途廣泛的氫能日益得到越來越多國家的重視。國際氫能委員會預計，到2050年，氫能可以滿足全球能源總需求的18%或全球一次能源總需求的12%，在我國，氫燃料電池車和氫能發(fā)電均將實現(xiàn)大規(guī)模應用。在這一過程中，不少人預測，汽車將成為氫能最大的應用平臺，這源于越來越多的國家推出了鼓勵燃料電池發(fā)展的措施。

在我國，氫能及燃料電池的發(fā)展剛剛起步，目前行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何？未來又將走向何方？日前，在成都舉辦的首屆國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)大會上或許能得到答案。這場由四川省經(jīng)濟和信息化廳、我國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟指導，我國東方電氣集團有限公司和成都市氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會聯(lián)合主辦，成都市經(jīng)濟和信息化局協(xié)辦的大會，吸引了1200多位業(yè)內(nèi)人士。參會規(guī)模之大既反映了大家對發(fā)展氫能及燃料電池的渴望，也映襯了當下氫能及燃料電池的熱度?，F(xiàn)場，技術路線、商業(yè)運用、標準法規(guī)等話題均引起熱烈討論。

1多國開展氫能競賽

迄今為止，人類歷史上已發(fā)生過兩次能源革命。第一次能源革命是煤炭取代木材成為主導能源，第二次能源革命是石油取代煤炭成為主導能源。不過，化石能源終有枯竭之時，也存在CO2排放鋰離子電池及大氣污染問題。因此，可再生的清潔能源氫能受到多個國家關注，并紛紛制定了氫能發(fā)展規(guī)劃。

日本

日本率先把氫能發(fā)展作為國家戰(zhàn)略，將氫能與燃料電池汽車并重發(fā)展。我國工程院院士干勇說。

日本氫能發(fā)展由來已久。2014年四月制定的第四次能源基本計劃中，日本政府明確提出加速建設和發(fā)展氫能社會的戰(zhàn)略方向。2014年六月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省制定了氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖，提出實現(xiàn)氫能社會目標分三步走的發(fā)展路線：到2025年要加速推廣和普及氫能；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳氫燃料供給體系建設。

2017年十二月二十六日，日本政府公布氫能源基本戰(zhàn)略，確定了2050年氫能社會建設的目標以及到2030年的具體行動計劃。即2025年，戶用燃料電池裝置數(shù)量達到530萬臺；2030年全面引入氫發(fā)電和建立大規(guī)模氫能供應系統(tǒng)；從海外購氫的價格降到三十日元/立方米，擴大日本商業(yè)用氫的流通網(wǎng)絡；2040年開始建立零CO2排放的供氫系統(tǒng)，通過收集和儲存CO2，全面實現(xiàn)零排放的制氫、儲氫和用氫。

當然，日本提出氫能社會有緊迫的現(xiàn)實需求。數(shù)據(jù)顯示，日本94%的能源消費依靠進口化石能源，能源自給率僅為6%左右，包括水電在內(nèi)的可再生能源發(fā)電占比僅為15%。福島特種事故后，日本進口能源規(guī)模不斷攀升，造成外貿(mào)赤字不斷擴大。與此同時，日本政府承諾，2030年CO2減排量相比2013年削減26%，到2050年削減80%。在這種情況下，日本不得不加大液化天然氣的進口量。不過，盡管天然氣比煤炭和石油燃料排放的CO2少，日本依然很難完成既定減排目標。于是，迫于現(xiàn)實要，日本提出了氫能社會的發(fā)展規(guī)劃。

為推動氫能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，日本以即將到來的東京奧運會為契機，屆時在東京奧運村將全面示范氫能社會，并表示2025年氫能產(chǎn)量將達到15萬噸。

美國

相比日本，美國對氫能的利用時間更早，1974年便組織成立了國際氫能協(xié)會；2002年美國能源部（DOE）公布《國家氫能發(fā)展路線圖》；2018年十月八日，美國迎來了‘全國氫能與燃料電池日’。干勇說，DOE還通過氫能規(guī)劃推動氫能和燃料電池技術的研究與應用。規(guī)劃制定了從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的路線，時間為2000年至2040年。

在DOE的規(guī)劃之下，2004年美國加州制定了氫能高速公路藍圖規(guī)劃，提出燃料電池基礎設施框架，同時還頒布《能源與獨立法案》，以推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在氫能利用方面，美國能源部加大了投入，2013年與現(xiàn)代、奔馳、日產(chǎn)和豐田等共同出資啟動了H2USA項目，開發(fā)氫燃料電池、建立更為廣泛的加氫站。此外，美國還將執(zhí)行中西部燃料運輸走廊行動計劃，建立電動、燃料電池乘用車、卡車和公共汽車運輸路線。

除了燃料電池汽車，燃料電池叉車在美國也被廣泛使用。美國相關人士告訴記者，目前在美國，沃爾瑪、亞馬遜等公司大量采用燃料電池叉車，一是因為大部分貨物存放在室內(nèi)，使用傳統(tǒng)燃油叉車難以將尾氣排到室外；二是擔心電動叉車起火燃燒。綜合考慮后，盡管成本相對較高，幾家公司仍然選擇了燃料電池叉車。

德國

在德國，汽車公司早就研發(fā)出可以量產(chǎn)的燃料電池車型，只是囿于加氫站數(shù)量太少沒有進行大規(guī)模生產(chǎn)。盡管德國近年來對電動汽車的支持力度更大，但對可再生能源利用的規(guī)劃也沒有放松，如電轉氣項目即是規(guī)劃之一。另外，德國還啟動了氫流動圖計劃（H2Mobility），擬投入3.5億歐元，在2023年前建設超過400座加氫站。

法國

法國也公布了國家氫能計劃，計劃投資1億歐元用于氫能、交通及儲能領域，到2020年建設100座加氫站，生產(chǎn)5000輛燃料電池商用車、200輛重型車；到2028年，加氫站數(shù)量達到400~1000座，生產(chǎn)2萬~5萬輛商用車和800~2000輛重型車輛。

韓國

2018年二月，韓國HydrogenFusionAllianceBureau（H2KOREA）組織在平昌論壇發(fā)表了韓國建立氫能經(jīng)濟社會的方案。該方案稱，2025年之前，以政府資助為主，建設200座加氫站，燃料電池汽車數(shù)量達到10萬輛；2030年后，韓國將進入氫能社會，加氫站覆蓋全國，數(shù)量達到520座，建立全規(guī)模氫氣管道。屆時，私人消費將引領燃料電池汽車增長，在新車銷量中燃料電池汽車占比將達到10%。

印度

印度在氫能發(fā)展上也沒有放松，未來將執(zhí)行十二期RD&D計劃，支持氫氣生產(chǎn)、儲存和燃料電池應用；巴西是乙醇燃料生產(chǎn)大國，在氫能發(fā)展上也有所涉及，推出了PaCOS4計劃，總投資750萬美元；2018年三月前，英國為燃料電池乘用車購買者供應了4500英鎊補貼，2019年投資2.5億歐元用于燃料電池汽車研發(fā)與推廣。

在這場氫能競賽中，多個國家的傳統(tǒng)能源公司也積極加入進來，比如丹麥石油公司改名為Orsted（沃旭能源），廣東粵電集團更名為廣東能源集團公司，在傳統(tǒng)能源的基礎上，把氫能納入到自己的經(jīng)營范圍之中。

2我國要加快氫能發(fā)展

我國經(jīng)濟多年高速鋰離子電池發(fā)展，對能源的需求逐年增多。2018年我國石油對外依存度超過60%，天然氣進口量超過45%，已超過能源安全警戒線。

發(fā)展新能源汽車有利于降低我國能源安全風險，我國也制定了以純電驅動為主的發(fā)展戰(zhàn)略，鼓勵純電動汽車的發(fā)展與應用。然而，我國純電動汽車所要的電能重要來自火力發(fā)電，雖然近年來我國火力發(fā)電比重有所下降，但比例仍然超過70%。

我國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%，2019年將達到160萬輛。不斷增長的電動汽車數(shù)量必定加大充電需求量，而以火力發(fā)電為主的電力供應將帶來兩大問題，一是煤炭開采突破上限；二是不利于執(zhí)行碳排放權交易管理制度。

云?。ǚ鹕剑淠軜藴驶瘎?chuàng)新研發(fā)中心主任趙吉詩說：從當前能源供應來看，我國煤炭開采已超出科學生產(chǎn)上限。研究表明，在生態(tài)環(huán)境和水資源承載范圍之內(nèi)，煤炭的科學產(chǎn)能不宜突破30億噸，而2013年我國實際產(chǎn)量已達到36.8億噸。我國煤炭采出率較低，導致生態(tài)環(huán)境和土地資源破壞嚴重。

另外，目前我國已成為全球碳排放量最多的國家，占全球碳總排放量的25%。為了降低碳排放量，四月三日，生態(tài)環(huán)境部公布了關于公開征求《碳排放權交易管理暫行條例（征求意見稿）》意見的通知。不過，碳排放量不斷攀升將對暫行條例的執(zhí)行形成阻力。

現(xiàn)實情況決定了我國要加快替代能源的發(fā)展。作為可以再生的二次能源，氫氣既有利于我國降低煤炭開采量，也有利于減少碳排放。國家能源集團大渡河流域水電開發(fā)有限公司科技信息部部長李林說，以四川為例，四川年富余水電約140億千瓦時，可制氫約28萬噸，可以替代24億標方天然氣或者250萬噸汽油。當下，風能、光能、水力發(fā)電都是清潔能源，也是氫能的重要來源，通過這種方式制氫，既有利于生態(tài)保護，也能促進經(jīng)濟發(fā)展。

然而，我國棄風、棄光、棄水現(xiàn)象普遍。李林展示的一組數(shù)據(jù)顯示：2016年之前，新能源棄電現(xiàn)象呈現(xiàn)增長之勢，2017、2018年棄風、棄光量相對下降，但棄水的形勢依然很嚴峻，2018年棄水電量為691億千瓦時，比2017年高出176億千瓦時。2018年全國棄風、棄光、棄水電量高達1020億千瓦時。充分利用好西部地區(qū)的風、光、水資源，有利于縮小西部地區(qū)與東部地區(qū)的差距，也有利于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，我國氫能發(fā)展面對諸多問題，最為核心的是氫氣制造仍屬于化工生產(chǎn)，因此氫氣制造場地不能建在水電站附近，必須在化工園區(qū)進行生產(chǎn)，這就難以有效利用水電制氫，而即使將富余的水電輸送到化工園區(qū)來生產(chǎn)氫氣，也存在電力過網(wǎng)費的問題。按照規(guī)定要收取0.105元/千瓦時過網(wǎng)費，無形間新增了制氫成本。李林說。

必須改變氫氣是化工產(chǎn)品的觀念，把它列入能源領域。干勇強調。

3燃料電池車將是氫能重要消費載體

2019年政府工作報告首次將氫能發(fā)展列入其中，要求推動充電、加氫等基礎設施建設。此前，我國也出臺了多個鼓勵發(fā)展氫能的政策。2014年我國出臺的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動（2014-2020年）》將氫能與燃料電池作為能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向，并強調對燃料電池汽車補貼不實行退坡。2016年我國公布的《我國氫能產(chǎn)業(yè)基礎設施路線圖》要求到2020年加氫站達到100座，行業(yè)總產(chǎn)值達到3000億元；2030年加氫站達到1000座，燃料電池汽車達到200萬輛。2017、2018年也相繼出臺了政策鼓勵鉅大鋰電燃料電池汽車發(fā)展，并給予車輛20萬~50萬元的補貼，給予加氫站400萬元的補貼。

在政策的指引下，我國已形成多個氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)集群。

北京形成了未來科學城氫能技術協(xié)同創(chuàng)新平臺，匯聚了清華大學、億華通、福田客車、氫璞創(chuàng)能等一大批公司，專注于制氫、儲氫和用氫；上海的氫能產(chǎn)業(yè)集群位于嘉定區(qū)氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)園；江蘇的氫能產(chǎn)業(yè)集群在如皋氫能小鎮(zhèn)等。

據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已有14個氫能產(chǎn)業(yè)集群，廣東、浙江、安徽等均榜上有名。

這些集群將對氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來什么影響？四川省能源投資集團有限責任公司副總經(jīng)理李越的介紹可以看出集群的作用。他說，根據(jù)四川多水富氣的自然資源特點，四川未來的能源發(fā)展將采用集中與分布式有效結合的方式，建立較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，聚焦一批制、儲、運、用公司，以及科研創(chuàng)新力較強的研究機構，重點扶持本土公司及科研機構，通過市場定價機制，推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?？梢韵胂螅谥T多集群的推動下，我國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)將駛上快車道。

氫能及燃料電池的熱潮已在全球興起，我國也在加快發(fā)展步伐。我國大部分進口石油供應給了汽車，未來隨著氫能的發(fā)展，汽車仍然會是重要的消費載體，也將是氫能最大的應用平臺。干勇說。

我國燃料電池核心零部件公司正在崛起

眾所周知，我國汽車產(chǎn)業(yè)大而不強的根本原因在于零部件產(chǎn)業(yè)核心技術的缺失，燃料電池目前也面對這一問題。

不過，相比傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)，燃料電池核心零部件的研發(fā)進程要快得多，且已取得了初步成果。假如用比賽形容當前的競爭態(tài)勢，可以說，我國燃料電池核心技術正在追趕國際先進的路上，且速度并不慢。

舉例來說，此前，我國燃料電池核心部件電堆采用的是純鉑催化劑，導致貴金屬用量較多，成本較高。目前，研究人員在吸收豐田、巴拉德等國際公司經(jīng)驗的基礎上，研發(fā)出了鉑合金催化劑。對此，上海濟平新能源科技有限公司創(chuàng)始人鄒裕民說：美國能源部要求燃料電池電堆催化劑鉑合金含量達到0.44A/mgPt以上，我們可以做到0.5A/mgPt。在生產(chǎn)催化劑的過程中，我們會對前驅物進行處理，包括碳離子的處理，嚴格把控質量，這讓我們的產(chǎn)品相比英國的某些優(yōu)秀公司更勝一籌。

致力于提高國產(chǎn)核心零部件的科研人員還有很多。深圳市南科燃料電池有限公司總經(jīng)理徐文輝也向記者展示了其研發(fā)的核心產(chǎn)品。在關鍵材料、電堆和系統(tǒng)集成方面，他們均進行了布局。據(jù)介紹，他鋰離子電池廠家們不僅拿出了質量過硬的產(chǎn)品，更重要的是還實現(xiàn)了價格的大幅下降，這有助于我國燃料電池早日擺脫補貼依賴，走向市場化發(fā)展；深圳南科研發(fā)的膜電極采用的是目前最好的原材料，但成本卻不到800元/kW（不包括人工和折舊），而國際上一些知名公司在我國的銷售價格卻高達4000元/kW。即便算上人工和折舊，我們的產(chǎn)品也比他們低很多。徐文輝說。

不久前，蘇州擎動科技有限公司總經(jīng)理朱威向記者展示了其產(chǎn)品與某知名品牌的比較結果，結果顯示，他們的產(chǎn)品多數(shù)指標優(yōu)于競爭對手，更重要的是價格遠低于競爭對手。

雖然我國燃料電池起步不算早，但從目前的發(fā)展形勢來看，我國一批燃料電池核心零部件公司正在崛起。

孰優(yōu)孰劣難有定論多種制氫技術路線齊頭并進

《我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》（2018）顯示，2016年我國制氫總量為2100萬噸，煤制氫占比高達62%，天然氣制氫占比19%，電解水制氫占比1%，其他占18%。

四川亞聯(lián)高科技股份有限公司總經(jīng)理王業(yè)勤告訴記者，我國煤制氫規(guī)模大，通常在幾萬至十幾萬標準立方米，投資金額從幾億元到幾十億元。與此同時，煤制氫產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣量也較大，環(huán)保投入比較高。假如單獨采用煤制氫，每千克會產(chǎn)生19.9~29KgCO2，按照2018年北京碳交易價格50元/噸計算，煤制氫每千克會新增成本1~1.5元。

天然氣制氫是化石能源制氫技術中最環(huán)保的方式，不過也會產(chǎn)生碳排放。另外，在高碳稅的情況下，天然氣制氫將會失去成本優(yōu)勢。

相比較而言，甲醇制氫的投資額較低，同等規(guī)模下是煤制氫的1/10，天然氣制氫的1/3~1/2，其碳排放量與天然氣制氫相當。目前，甲醇制氫在我國有龐大的用戶群體。

電解水制氫也越來越受關注，目前重要有三種方法，堿性電解制氫、PEM水電解制氫和固體氧化物電解制氫（正在研發(fā)中）。無論哪種方法，都可以得到高純度的氫氣，但各自也有很難克服的缺點。

除此之外，制氫技術還包括工業(yè)副產(chǎn)氫，其中焦爐煤氣氫含量約為50%、丙烷脫氫氫含量約為99%、氯堿尾氣氫含量約為99%。

從成本角度考慮，低谷電制氫成本約為20元/Kg，大工業(yè)用電制氫約為38元/Kg，可再生能源棄電制氫只要10元/Kg；天然氣制氫的成本約為13元/Kg，不過天然氣的價格波動較劇烈，會對氫氣的價格產(chǎn)生較大影響；煤制氫的價格約為10元/Kg；工業(yè)副產(chǎn)氫的價格約為8~14元/Kg。

以上還僅是原材料成本，幾種制氫方法的人工成本相差更大。電解水制氫人工成本約占總成本的4%~23%，甲醇制氫約占2%~4%，其他方法制氫人工成本均為1%~2%。

單純以成本為依據(jù)決定采用哪種制氫方式并不可取，還要考慮當?shù)氐馁Y源情況，比如中西部水電、天然氣資源豐富，價格相對較低，而東部化工、鋼鐵公司較多，工業(yè)副產(chǎn)氫或許是更好的選擇。王業(yè)勤說。

相關于氫氣制備，氫氣的儲運則更多與距離有關。我國航天科技集團科技委副主任、氫能工程技術研究中心主任譚永華告訴記者:長距離運輸氫氣沒有經(jīng)濟性。氫氣的運輸與高速費用關聯(lián)較大，液氫的運輸距離大于200公里不具有經(jīng)濟性。