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中国科学院院士徐春明:做好顶层设计 避免氢能产业野蛮生长

作者:记者 苏南 来源:中国能源报 发布时间:2022-10-27 浏览:

中国储能网讯:氢能产业发展到一定程度,需要有竞跑规则,引导氢能产业链良性发展。否则,“各有各的招”“各有各的路”的野蛮生长会破坏氢能行业发展。同时,在目前技术、产品百花齐放的过程中,设立技术、工艺、材料的规范和标准,可以防止竞争中的内耗。

作为最具发展潜力的二次清洁能源,氢能是实现多领域深度清洁脱碳的重要路径,也是全球能源技术革命和转型发展的重大战略方向。氢能产业链条长,涵盖上游制氢,中游储运氢,下游用氢等环节。那么,哪个环节最具发展潜力?氢能产业链的发展成熟还需哪些政策支撑?围绕上述问题,本报记者日前专访了中国科学院院士徐春明。

■■各环节均有突破潜力

中国能源报:氢能产业链庞大且复杂,各个环节发展情况如何?

徐春明:从氢能的制、储、运、用几大环节来看,各个环节都有继续突破的潜力。

上游制氢环节可分为化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢等多种方式,即俗称的“灰氢”“蓝氢”“绿氢”。其中,绿电制氢过程不会排放温室气体,得到的氢气纯度高,是未来制氢的主要方向。

中游储运氢环节,无论是高压气态、液态、固态储氢,还是管道输氢,都比较依赖于制氢和用氢的场景。我们均能找到相应的技术,满足基本的需求。如固态储氢方面,中国石油大学重质油国家重点实验室针对金属氢化物做了一些前期工作,可以在较低压力和常温下实现一定规模的储氢;氢冶金方面,以氢气为还原剂的短流程路线,可大大减少排放;绿电氨方面,中国石油大学通过与和宁化学公司合作,探索绿电合成氨路线。

下游用氢环节,燃料电池是重要的应用场景。随着燃料电池技术的发展,氢逐步通过燃料电池在交通、建筑、发电等领域得到应用。目前,我国已初步掌握了燃料电池电堆、动力系统与核心部件、整车集成技术。

总体来看,氢能产业链非常庞大,也非常复杂,整个产业链形成规模尚需时间,更需要冷静科学看待氢能产业发展。

■■打通技术、装备、材料各个环节

中国能源报:氢能要真正形成一个产业链、价值链,还需要一定时间的积累,在您看来,我国氢能产业链哪些环节亟需加快突破?

徐春明:石油化工大规模制氢、用氢已有几十年的历史,如今的问题在于,如何处理好过程中化石燃料产生的二氧化碳。目前来看,实现大规模用氢,煤制氢最便宜,但问题是,每吨煤制氢排放十几吨二氧化碳,如何处理二氧化碳是关键。

业内寄希望于电解水制氢。从目前来看,电解水制氢正在往规模化发展,但与氢能总需求量相比,在相当一段时间内,其规模还无法支撑需求。大家知道,电动车发展很快,但是现在电动车的保有量仅占汽车保有量的2%左右。目前一年消耗近3000多万吨氢,电解水制氢在整个氢能行业的生产比例其实低得可怜。因此,在相当一段时间内尚无法依靠电解水制氢这一方式。

尽管电解水制氢在技术上没有太大瓶颈,但一个产业要实现规模化,形成影响力,现阶段靠绿氢驱动并不轻松。制约主要体现在两方面:一是如何能快速提升氢能规模;二是如何解决将来大规模绿氢生产过程中可再生电力的稳定问题。制氢环节要形成成熟的产业链、价值链,既要有技术上的突破,也要有工程、投资和商业运行方面的创新探索。

储氢更复杂。当前,氢能的存储方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和化学品储氢等,几种储氢方式各有优劣。高压气态储氢是目前最常用的储氢技术,但其缺点是压缩能耗高、加氢站成本高;低温液态储氢技术能效低、自挥发、绝热系统复杂;固态储氢体积储氢密度高、能效高、安全性好、加氢站成本低,但质量储氢密度低;化学品储氢能效高、安全性好,属低温催化过程,含杂质气体。总体而言,储氢环节遇到的瓶颈更多。

从储氢到运氢的链条中,存储方式、应用规模、需求和场景,可选的路径多种多样。例如,氢能下游电堆产业发展迅速,多以集成生产为主,系统及整车产业发展较好,配套厂家较多且生产规模较大,但核心零部件对外依赖度较高,核心材料部件是当前制约氢能产业发展的关键。

中国能源报:氢能产业链条长,您觉得哪个环节压力最大?

徐春明:氢能的“最后一公里”,也就是制氢到用户这个环节压力最大,关键是如何做好各个环节之间的衔接。比如,技术是不是配套,产品是否适合应用,整个产业链接能否顺畅,其难点正是制氢、储氢、用氢之间的衔接。目前,大家关注更多的是一些模块化的内容,如何把模块化更有效、低成本的衔接颇具难度。自主技术、核心装备、关键材料等多领域打通以后,氢能产业将形成我国可以掌控的一条成熟的产业链和价值链。

■需明确相关标准

中国能源报:氢能产业加快发展,还需要哪些政策支持?

徐春明:首先,在氢能顶层设计上,需要国家层面规范行业发展。氢能产业发展到一定程度,需要有竞跑规则,引导氢能产业链良性发展。否则,“各有各的招”“各有各的路”的野蛮生长会破坏氢能行业发展。

其次,氢能各个环节要有明确标准。在目前技术、产品百花齐放的过程中,设立技术、工艺、材料的规范和标准,可以防止竞争中的内耗。再加上国家层面政策引导,氢能行业才能有序、良性健康发展。

再次,要关注氢能产业链里“卡脖子”的设备、材料问题,政府、企业有针对性地做一些研发和生产,如此将能快速解决氢能产业里制约发展的共性难题。

最后,对于整个氢能产业链来讲,打通产业链各环节又难又苦,企业也可能因效益不高而放弃。在此情况下,政府应发挥职能,帮助企业不因资本炒作而逐利某些环节,而是重视产业链里硬件、软件、装备材料等研发,行稳致远。

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关键字:氢能

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