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中国氢能与燃料电池酝酿爆发态势

来源:国家能源报道 | 发布时间:2018-09-13

国务院《国家创新驱动发展战略纲要》提出“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”。

国务院《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》再次提出“系统推进燃料电池汽车研发与产业化”。氢能与燃料电池技术被国家发展改革委、国家能源局作为《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》的重点任务之一。

2018年以来,氢能与燃料电池加快推进,我国于6月份成功取得2023年世界氢能技术大会主办权,国际氢能与燃料电池企业纷纷进入中国,酝酿着未来几年内的爆发。

世界氢能发展风向标转向中国

“我国生态文明建设正处于压力叠加,负重前行的关键时期,已进入了提供更多优质生态产品,以满足人民日益增长的优美生态环境需要的攻坚期,而且也到了有条件解决生态环境突出问题的窗口期,各行各业都为加快产业转型升级,实现高质量发展而努力。近年来氢能与燃料电池技术不断进步,相关产品已逐步成熟,到了商业化发展转折时期,有望在动力领域产生颠覆性影响。”中国机械工业联合会会长王瑞祥在近日举办的2018中国国际能源峰会上说。

6月18日,在国家科技部的支持下,中国机械工业联合会在巴西里约热内卢以62.5%的支持率取得了2023年世界氢能技术大会的主办权。2023年世界氢能技术大会由中国举办,具有十分重要的风向标意义。

氢能与燃料电池被认为是人类的“终极能源”,近年来在全球主要工业国家得到高度重视和大力发展,包括美国、日本、欧盟、韩国在内的国家和地区都分别提出了氢能燃料电池产业的相关发展计划。按照我国有关规划和发展战略,2020年至2025年将是氢能燃料电池以及氢燃料汽车的大规模示范和商业化的重要转折期。

“我们可以看到重型和商用型燃料电池的应用现在在改变着我们的行业。丰田、现代汽车、本田、奔驰等世界著名车企都在生产燃料电池乘用车,一些公共汽车、叉车、船舶、卡车都在使用氢能作为动力能源,比如沃尔玛超市内的叉车就是使用氢能。很多国家都在使用燃料电池的公共汽车,燃料电池公共汽车在中国有非常大的潜力。”加拿大氢能协会主席安德鲁斯表示。

今年,是国家发展改革委决定对张家口市实施 “可再生能源示范区产业创新发展专项方案”的首年。2017年底,张家口市发展改革委对区内可再生能源产业进行全面梳理排序,遴选出28个项目列为2018~2020年示范区产业创新发展的支撑,沽源风电制氢项目制氢部分以综合排名第一的优异成绩率先入选。

河北沽源风电制氢项目引进德国麦克菲等公司的风电制氢先进技术及设备,在沽源县新建200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统。项目生产的一部分氢气用于工业生产,另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时,用于建设配套加氢站网络。

2016年7月,老牌国际知名燃料公司巴拉德动力系统以合资企业的身份进驻中国。在2018中国国际能源峰会上,巴拉德代表于林介绍说,已与东风汽车、氢车熟路汽车运营(上海)有限公司在上海部署了500辆氢燃料电池车的运营。

在轻轨市场,分别与南车青岛四方机车车辆股份有限公司和中国北车合作开发    新型氢能源有轨电车,其中全国首条氢能源有轨电车线路———佛山高明现代有轨电车示范线研发设计的首列氢能源有轨电车已正式下线,将于2019年正式投入商业运营。

制氢技术路线尚处于百家争鸣

水电解制氢、生物制氢、煤制氢、天然气制氢、光催化分解制氢……作为氢能利用基础的制氢目前有多种方式,各技术呈现出百家争鸣局面。

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水电解制氢即在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。其工艺过程简单,无污染,但消耗电量大。

今年上半年,法国著名水电解制氢公司麦克菲落户江苏盱眙。麦克菲中国商务代表冯勇表示,公司从2000年开始研究水电解技术,目前水电解技术已经更新换代为增强型的水电解技术。新的水电解技术打破了传统水电解装置规模小、造价高的劣势,采用先进的增压型电子技术,加上大规模基于模块化的高度集成生产,规模可以达到100兆瓦,出口压力可达30千克。

以水电解制氢起家的美国德立台能源公司从1975年开始把产品销到中国,目前在水电解制氢之外,还开展更广泛的可再生能源制氢,比如利用太阳能进行氢气的转换,据称制造氢气的纯度可以达到99.9998%,而且是完全自动化的系统。

法国领先的电解设备制造商阿海珐氢能公司2016年进入中国市场,凭借创新的    质子交换膜电解技术和高容量 (60兆瓦)电解制氢设备在中国市场业务发展。据悉该公司已尝试生物制氢,在法国的南部利用生物质燃烧的二氧化碳来生产氢气,通过管道进行运输,为火车、卡车、公共汽车、汽车等提供更加清洁的能源。

传统制氢需要更复杂的技术来抽取氢气,韩国的HugreenPower公司则表示他们发明的新的制氢技术是从含氢的材料里面直接提取氢,不使用催化剂,耐用性得到加强,而且实用性得到提高。

“可再生能源制氢应该是实现氢能低碳环境的关键,我们现在聚焦两方面,一方面是光催化分解制氢,另外一个就是生物制氢。科技部组织了先进制氢项目,这个项目就是要研究出低成本规模化太阳能连续制氢系统和高效低成本生物制氢装置。”中国可再生能源协会氢能专委会主任蒋利军表示。

而北美的元素一公司 (ElementOne)相关代表大卫则认为,制氢技术路线选择时不能够忽略化石能源的重要性,“我们永远无法摆脱化石能源的束缚。甲醇重整制氢成本低,我们始终相信,通过甲醇重整技术来制氢在中国未来会有发展。”

近期发展任务首先是降低成本

虽然面临着技术突破、加氢站布局等问题,但业内人士普遍认为氢能燃料电池规模化应用目前面临最关键问题是降低成本。

“燃料电池也是一种军民融合技术,在军民方面都有很好的应用前景,目前主要制约在于成本高和氢制约。一般来说,大家说成本和寿命两个问题,实际寿    命问题也可以归结到成本问题,所谓的成本是全生命周期的成本。”中科院青岛生物能源研究所李晓锦介绍说。

“谈论发展目标第一重要的就是成本的问题。重要的事情说三遍,最终还是要降低成本。燃料电池汽车达到一定数量和规模,才能让储氢和加氢有利可图。

现在路面上的燃料电池汽车数量不足以支撑加氢站形成一个商业模式。”安德鲁斯表示。

韩国全南大学工程学院吴秉秀教授2018中国国际能源峰会上同样表示:“我们必须要降低使用燃料电池汽车的成本。如果我们有更好的技术,我们可以减少、降低燃料电池汽车的成本;如果我们进行大批量生产,就可以进一步降低燃料电池汽车的成本。那么在不远的将来,会有更多的燃料电池汽车,而不是内燃机发动的汽车。政府必须要投入加氢站的基础设施建设,这样人们才会去购买燃料电池汽车,从而使氢的成本进一步降低。”阿海珐公司相关负责人奥利维尔表示,公司要为运输行业带来具有竞争性的氢气预算成本。“我们很多客户说希望能够降低他们的运营成本,这是一个非常重要的条件,因为我们只有降低了他的总投资成本,才能够让氢能源汽车可以有竞争力。

到2020年,我们希望投资成本降低25%,2025年进一步降低25%,到2030年,投资成本降低的目标是50%。”巴拉德公司也承诺三年内继续投资6000万美元进一步降低成本。目前正在致力于降低氢燃料电池系统的总体成本,延长电堆寿命,同时增加氢燃料电池系统的功率密度,包括更强的操作工况。


(来源:国家能源报道)