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譜寫我國氫能産業科學發展藍圖
2019-06-10 08:31:12 來源: 經濟日報
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  當前,我國氫能産業發展初具條件,但仍存在關鍵材料和核心技術尚未自主、基礎設施建設不足、商業化推廣模式尚未建立等諸多瓶頸。應全面統籌産業發展空間和潛力,進一步加強基礎研究,合理掌握終端應用節奏,提前防范産業無序競爭和産能過剩風險,構建我國氫能産業科學發展格局。

  近年來,氫能産業的發展在全球范圍內備受關注。氫能及燃料電池技術是促進經濟社會實現低碳環保發展的重要創新技術,多國政府皆已出臺氫能及燃料電池發展戰略路線圖,將發展氫能産業提升到國家能源戰略高度。事實上,發展氫能也是尋求解決能源、資源和環境危機,推動能源革命的有益探索。

  我國氫能産業化發展初具條件

  經過多年積累,我國氫燃料電池汽車産業初具産業化條件。《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》《“十三五”國家戰略性新興産業發展規劃》《“十三五”國家科技創新規劃》和《國家創新驅動發展戰略綱要》等都將氫能發展與燃料電池技術創新提升到國家戰略高度,列為重點發展任務。尤其是在2019年,我國第一次將氫能相關內容納入《政府工作報告》,表明國家將更加重視氫能發展。地方政府積極探索實踐,制定地方規劃和扶持政策,建設氫能小鎮或産業園區,形成以北上廣為中心的京津冀、長三角、珠三角三大氫能産業先發區域。

  大型企業陸續跟進帶動産業發展,目前已基本形成氫能研發、制備、儲運、應用等完整産業鏈,上下遊協作意識增強,企業間戰略合作行動顯著增加。從技術層面看,氫燃料電池汽車已進入商業化導入期,可在低速短程乘用和遠距離商用方面與純電動汽車互為補充。目前,我國乘用車燃料電池壽命超過5000小時,商用車燃料電池壽命已超過10000小時,基本滿足車輛運行條件;氫燃料電池汽車發動機功率密度達到傳統內燃機水平,電堆比功率達到3.0千瓦/升,多項性能指標接近國際先進水平;基于70MPa儲氫技術,氫燃料電池汽車續駛裏程達到750千米;氫燃料電池低溫啟動溫度達-30℃,車輛整體適用范圍基本達到傳統轎車水平。

  我國氫能産業發展面臨四個瓶頸

  一是關鍵材料和核心技術尚未自主。近年來,我國發布一係列政策引導鼓勵氫能産業發展,在關鍵零部件和技術開發方面已有突破。比如,液氫儲罐已經可以完全國産化,最大容積可達300立方米;關于氦制冷循環設備方面,我國已掌握核心技術。但與發達國家相比,關鍵零部件主要依靠進口,燃料電池的關鍵材料包括催化劑、質子交換膜以及炭紙等材料大都採用進口材料;關鍵組件制備工藝急需提升,膜電極、雙極板、空壓機、氫循環泵等和國外存在較大差距;關于氫品質、儲運、加氫站和安全標準較少,氫氣品質檢測和氫氣泄露等重要測試裝備欠缺,權威檢測認證機構尚未形成。

  二是加氫基礎設施建設不足。“加氫焦慮”成為氫燃料電池汽車發展的重要制約因素。我國氫燃料電池汽車尚處起步階段,運營車輛較少,營利較困難,加氫站的建設運營無法通過規模經濟效應平衡收支,導致建設運營模式不夠成熟,加氫設備産業化能力不足、成本偏高。基礎設施不足又反過來影響氫燃料電池汽車推廣應用。據長城汽車測算,2030年我國至少需要1400座加氫站才能滿足主要城市需要。截至2019年3月底,我國實際運營加氫站僅24座,在建20座,主要分布于廣東、上海、江蘇等省市,多為示范型或為示范型汽車提供加注服務,暫未實現商業化運營。

  三是商業化推廣模式尚未建立。全産業鏈成本高是制約商業化運行的重要原因。從制氫環節看,現有制氫技術大多依賴煤炭、天然氣等一次性能源,經濟性和環保風險依然存在,利用可再生能源則存在效率低、綜合成本高等問題;從儲氫環節看,雖然加壓壓縮儲氫、液化儲氫、有機化合物儲氫等技術均取得較大進步,但儲氫密度、安全性和儲氫成本之間的平衡關係尚未解決,離大規模商業化應用還有距離;從燃料電池看,我國膜電極組件成本約為4000元/千瓦,與國際700元/千瓦差距較大;我國電堆成本為6000元/千瓦,國際指標為1000元/千瓦;從用氫環節看,燃料電池汽車發展緩慢,技術尚不成熟;建設加氫站所需關鍵零部件沒有量産的成熟産品,導致建設成本過高。

  四是專項規劃和政策體係尚未形成。雖然我國從戰略層面肯定氫能及燃料電池産業發展,但專項規劃以及政策體係缺位,産業發展方向、目標和重點尚待明確。氫氣仍納入危化品管理,有關主管部門不夠明確,加氫站審批難度較大,對産業發展形成較大制約。

  促進我國氫能産業健康發展應關注五大問題

  一是協調好氫燃料電池汽車與電動汽車的關係。氫燃料電池與純電動汽車不是相互排斥,在不同應用場景二者可互為補充。相對于遠程公交、雙班出租、城市物流、長途運輸等交通方式,氫燃料電池汽車具有清潔零排放、續航裏程長、加注時間短等特點,是適應市場需求的最佳選擇。燃料電池汽車能滿足-30℃高寒地區的使用需求。因此,應適時將新能源汽車産業化重點向燃料電池汽車拓展,在運輸需求大以及環保要求高的區域優先開展氫燃料電池汽車示范應用,以點帶面,推動産業又快又穩發展。

  二是統籌産業發展空間和潛力。目前,盡管氫能産業在我國熱度很高,但産業發展尚待明確時間表和路線圖。應認真研究氫能技術和産業發展趨勢,科學預判技術突破和試驗示范方案的時間節點、商業化應用的發展規模和生産成本,合理測算新能源汽車增量空間,以及燃料電池汽車對柴油車、重卡車的替代空間。應細致分析氫燃料、電池和汽車等各環節的經濟性,包括制氫成本、氫燃料與傳統化石能源的比價關係、氫燃料電池發電合理價格水平,為有關政策制定提供參考依據。

  三是財政資金應重點發力基礎研究。長期以來,我國科技領域基礎研究實力較為薄弱,獨到創新不多。實際上,基礎研究的厚積薄發才是産業可持續發展的動力源泉。當前,我國車用氫能燃料電池鉑擔量高,膜電極、雙極板等關鍵部件壽命短,衰減機制尚不明確,控制策略也有待完善。為使燃料電池産業化擁有足夠的技術支撐,迫切需要加強燃料電池的材料新體係及其電化學機理過程的研究,政府資金應在基礎研究環節集中發力,盡快突破核心技術和關鍵材料瓶頸。

  四是自主創新尚未突破前應合理掌握終端應用節奏。近年來,我國企業不斷進行自主研發,但與國際領先水平仍存在明顯差距,燃料電池核心技術和關鍵材料仍掌握在加、美、日、韓、德、法等發達國家手中。在此背景下,如果我國過快拓展終端應用市場,將致使産業鏈利潤大幅外流,出現“花自己的錢,幫別人開拓市場”的尷尬局面,抑或在國際經貿關係不佳時處于技術受制于人的被動境地。

  五是防范産業無序競爭和産能過剩風險。氫能産業橫跨能源、材料、裝備制造等多個領域,既能有效帶動傳統産業轉型升級,又能催生新産業鏈,整合帶動效果突出。因此,地方政府發展氫能的積極性頗高,多地發起氫能産業園區建設。據不完全統計,目前地方政府規劃的氫燃料電池電堆總産能超過1500兆瓦,氫燃料電池汽車産能總計近萬輛。我國氫能産業化尚處于起步階段,市場容量有限,關鍵技術、經濟性及基礎設施等均存在瓶頸,短時間內這些産能很難充分釋放,一旦規劃實施有可能面臨産能過剩風險。

  (作者係中國國際經濟交流中心信息部研究員)

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【糾錯】 責任編輯: 劉佳
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