給“過熱”的氫能產(chǎn)業(yè)降降溫

大量社會資本、企業(yè)及研發(fā)團隊爭相介入氫能產(chǎn)業(yè)。蔣志海制圖

目前，我國已經(jīng)有23個省區(qū)市發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導意見。氫能產(chǎn)業(yè)園在全國遍地開花，眾多企業(yè)大舉進軍，越來越多人擔心，氫能發(fā)展似乎“過熱”了。

“與其說‘過熱’，不如說‘無序’。”在接受《中國科學報》采訪時，國家有色金屬新能源材料與制品工程技術(shù)研究中心主任蔣利軍直言，“在氫能發(fā)展的熱潮中，有蹭熱度的，有‘撈一把就跑’的，可謂魚龍混雜。”

“要切實防止氫能產(chǎn)業(yè)一哄而上、一松而散的現(xiàn)象。”在近日召開的“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，中國科學院院士徐冠華發(fā)出警示。

避免資源浪費

《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》顯示，當前中國氫氣產(chǎn)能約每年4100萬噸，產(chǎn)量約3342萬噸，是世界第一產(chǎn)氫國。在2060年碳中和情景下，可再生能源制氫規(guī)模有望達到1億噸。

但徐冠華指出，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要充分吸取國內(nèi)風電、光伏以及新能源汽車發(fā)展的經(jīng)驗和教訓，尤其是針對一些地方和部門分割、低端重復開發(fā)、資源和資金的浪費等現(xiàn)象，主管部門要首先著力加以解決。

“要讓氫能產(chǎn)業(yè)走向有序，需要通過政策的引導和標準規(guī)范的約束，讓‘撈一把就跑’的無機可乘，讓真正想做氫能的企業(yè)可以沉下心來，立足長期發(fā)展，真正將我國氫能產(chǎn)業(yè)做強做大。”蔣利軍表示。

在他看來，我國很多新興產(chǎn)業(yè)似乎都會經(jīng)歷一個“怪圈”，發(fā)展初期會受到全社會關(guān)注，大量社會資本涌入，研發(fā)團隊爭相介入，但經(jīng)過市場的大浪淘沙，不少企業(yè)紛紛倒下。“這一方面讓人覺得悲壯。另一方面也惋惜于社會資源的浪費。但最終留下來的企業(yè)就成了我國行業(yè)的代表，提高了我國的國際競爭力。”

氫能產(chǎn)業(yè)能否繞開這一“怪圈”，以更低的成本培育出更具競爭力的產(chǎn)業(yè)?蔣利軍認為這可能很難。

全國氫能標委會委員、國家能源集團北京低碳清潔能源研究院氫能技術(shù)開發(fā)部經(jīng)理何廣利告訴《中國科學報》，“推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最關(guān)鍵的不是大張旗鼓地宣揚將在哪兒投資建廠，而是應該考慮怎么把技術(shù)做上去，通過技術(shù)創(chuàng)新把成本降下來。”

“如果大家只是口號喊得很響，很容易引起政策制定部門的錯覺，從而做出錯誤的研判和決策。”何廣利對此十分擔憂。

但蔣利軍指出，從另一方面來看，“響”說明了社會的關(guān)注和重視，沒有一定的社會關(guān)注度和重視度，產(chǎn)業(yè)也很難發(fā)展起來。

關(guān)鍵技術(shù)亟待突破

徐冠華指出，目前中國氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)并不完善，產(chǎn)業(yè)發(fā)展還面臨諸多難題，不能因為政策扶持就倉促上馬，更不能因為遇到技術(shù)和產(chǎn)業(yè)難題就望而卻步、停滯不前、偃旗息鼓。

蔣利軍向記者列舉了4個亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)。第一個就是當前我國堿性電解水制氫裝備能效偏低，純水制氫裝備可靠性差、成本偏高。

“雖然堿性電解水制氫裝備在成本上具有很大競爭力，但能效偏低，制1立方氫綜合能耗5~5.5度電，而國外可以控制在5度電以下。PEM純水制氫裝備與國外相比也有較大差距，我國仍沒有自主的MW級PEM制氫裝備，壽命缺乏長期考核，成本是堿水制氫的2~5倍。”蔣利軍解釋道。

二是高壓裝備可靠性差，成本偏高，90MPa氫壓縮機、加氫槍仍依賴進口;三是當前我國液氫液化能耗過高，產(chǎn)能過小，不具有經(jīng)濟性。“液化1千克氫，能耗高達15~20度電，而國外可控制在11.5度電左右，因此需盡快發(fā)展單臺設備能力10噸以上的氫膨脹液化裝置。”蔣利軍說。

最后是我國運氫裝備與國外存在代際差距，他表示，“目前國外通用50MPa Ⅳ型瓶和液氫運氫，單車運氫1~3噸，而我國仍以20、30MPaⅠ型瓶運氫，單車運氫僅360~600公斤。”

如何突破這些技術(shù)瓶頸?蔣利軍認為，一方面要以產(chǎn)品為目標，組織一體化研發(fā)團隊，加強技術(shù)研發(fā)和市場應用。

“堿水制氫已有多年歷史，但研發(fā)投入少，技術(shù)進步緩慢;PEM制氫研發(fā)時間短，技術(shù)積累少，未得到長期考核，均應按照氫能高能效低成本的要求，以產(chǎn)品為目標，組織國內(nèi)研發(fā)單位形成一體化研發(fā)團隊開展系統(tǒng)攻關(guān)，從基礎原材料、關(guān)鍵元部件、裝置、系統(tǒng)及示范應用方面全面布局，上下游協(xié)同，產(chǎn)學研用密切合作，以市場應用為最終考核指標，真正實現(xiàn)技術(shù)成果的市場化應用。”蔣利軍說。

另一方面，應制定鼓勵使用國產(chǎn)首臺套設備的配套政策，“給直接用戶提供財政補貼，使其愿意使用國產(chǎn)首臺套設備，推進國產(chǎn)設備在市場逐漸立足”。

標準制定缺乏數(shù)據(jù)支撐

完善科學的標準制定，是行業(yè)和企業(yè)有序發(fā)展的關(guān)鍵。

在多年的氫能標準制定工作中，何廣利發(fā)現(xiàn)了一些問題。“我國氫能產(chǎn)業(yè)的標準體系完善，但標準內(nèi)容涵蓋不夠細致和具體，關(guān)鍵原因是缺乏足夠的基礎研究數(shù)據(jù)”。

“以加氫站為例，目前對安全距離(防火距離)的規(guī)定與國際主要國家的規(guī)定差別較大。但是，我國在這方面的基礎研究數(shù)據(jù)十分缺乏，沒有數(shù)據(jù)支撐就無法推動標準的改進。”何廣利說。

他還指出，目前我國加氫站建設缺乏詳細統(tǒng)一的驗收流程和評價標準，很多加氫站并不是嚴格意義上的加氫站。此外，加氫站的國家主管部門也亟待確定。

在何廣利看來，基礎研究數(shù)據(jù)匱乏與市場主體的遠見性有關(guān)。“在氫能產(chǎn)業(yè)沒有被高度關(guān)注前，很多企業(yè)不愿意投入研發(fā)資金;而當大家開始關(guān)注后，企業(yè)也不愿意在基礎研究方向投入太多，大多希望做能盡快見到經(jīng)濟回報的項目”。

令何廣利欣慰的是，近日科技部發(fā)布了《國家重點研發(fā)計劃“信息光子技術(shù)”等“十四五”重點專項2021年度項目申報指南的通知》，氫能技術(shù)成為8項重點技術(shù)之一。“這是氫能技術(shù)首次被單列為一項重點技術(shù)，說明政府對氫能技術(shù)的重視度越來越高了。”

加強政策引導

中國工程院院士陳學東曾多次表示，“人類社會能源利用的總體趨勢就是一個‘去碳加氫’的過程。”

蔣利軍認為，氫能的綠色發(fā)展必須解決好存量與增量的關(guān)系。“目前我國氫氣產(chǎn)量為3342噸，但基本來自于煤和天然氣，也就是‘灰氫’，依然存在二氧化碳排放的問題。氫能的增量應主要來自于可再生能源的可再生氫，也就是‘綠氫’。”

在他看來，從經(jīng)濟方面來看，“綠氫”相較于“灰氫”成本仍然偏高，還缺乏經(jīng)濟競爭力，市場選擇將偏向“灰氫”，這就與發(fā)展氫能的初衷相悖。

對此，蔣利軍建議，對于存量的“灰氫”，政策上可以提出“灰氫”變“綠氫”的要求，并運用碳匯工具，提高“綠氫”的經(jīng)濟競爭力;技術(shù)上可以通過CCUS方法，不排或少排二氧化碳，并將二氧化碳資源化利用。