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我国氢能产业发展迎来窗口期

“氢能未来可能成为10万亿元的产业。”中国科学院院士欧阳明高近日在2023世界氢能技术大会上说,我国氢能能源技术发展已实现局部突破,呈现阶段性进步特征。

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。目前,我国氢能产业发展已迎来窗口期。

一批产业集群涌现

北方,山东。全国首座高速加氢站、首座港口加氢站先后建成,25座加氢站日供氢能力超过20吨,燃料电池车辆总推广数已超过1000辆……“氢进万家”科技示范工程进展迅速,该示范工程的整体目标,将建设1条氢能高速、2个氢能港口、3个科普基地、4个氢能园区、5个氢能小区等。

位于南方珠三角腹地的佛山市南海区,已聚集氢能企业和机构超150家,涵盖氢能全产业链,形成超600亿元投资规模的产业集群。

“示范应用项目推动着产业体系的构建。”国家燃料电池技术创新中心首席科学家陈文淼说,通过类似“氢进万家”这样的示范工程,逐步扩大氢能的应用领域,扩大使用场景,增加氢的使用量,最终可降低成本。

面对氢能产业蓬勃发展的态势,我国通过五大示范城市群以及“氢进万家”等一批示范项目,持续推动氢能在交通、建筑、储能等领域的综合应用,带动氢能制、储、输、用全产业链协同发展,也推动了区域优化布局。

据业内专家介绍,我国车用质子交换膜、燃料电池系统集成已经取得重大突破,相关产业链已经建立;面向重卡的大功率燃料电池系统成为氢能产品的高技术亮点,具有国际领先水平;构建了较为完整的氢能和燃料电池技术链和产业链,燃料电池整车产品的竞争力也显著增强,商用车的氢耗、续时里程、能启动等主要性能指标持续优化。

截至4月底,我国氢能燃料电池累计推广量接近1.4万辆,其中商用车超过1.3万辆,商用车的推广规模全球领先,而且实现了港口、矿山、环卫、城建、公交、城际物流等重型作业及远程大宗商品运输全场景的覆盖。

加氢基础设施建设发展较快。目前全国建成加氢站超过350座,位居全球第一。

“我国氢能产业正呈现出广阔的发展前景。”中国机械工业联合会会长徐念沙说,石油化工、煤化工、氢冶炼和氢储能领域建设不断加速。一批氢能产业集群正在涌现,应用领域方兴未艾,产业链、供应链、创新链不断完善。

中国石油管道局工程有限公司副总经理李国辉展示了一张关于“西氢东送”全国氢能骨干网络的未来规划图。“至2050年,基本上所有的氢都会通过管道来进行输送,我们构建了联通多地‘一横一纵三支’的北方氢能大管网,全长五六千公里;该规划还包括长三角、珠三角、川渝地区。”

储运仍是薄弱环节

宁夏,某天然气掺氢降碳工程中试项目基地。研究人员正忙碌着,分析掺氢天然气管道的分层现象,对掺混的不同比例进行测试。

距其近千里之外的河南,从济源到洛阳之间,有一条25公里长的纯氢输送管道,是国内目前已建管径最大、压力最高、输量最高的氢气管道,已经运行了8年。

“纯氢或掺氢管道输送是打通制氢和用氢的最后一公里。”李国辉说,我国氢能资源的分布非常不均衡,氢能资源主要分布在炼化企业,风光发电和天然气资源丰富的西北、东北、中西部等地区。消费市场主要集中在东部地区。近期氢能储运主要服务区域内就近短途运输,未来中长距离储运需求较大。

欧阳明高说,储运仍然是氢能全技术链的薄弱环节,虽然有各种技术创新,但真正能够落地的颠覆性技术还没有出现。

“目前,我国已建成的有一定规模的纯氢管道达3条,不到100公里,几乎都是以炼油化工用氢为目的。针对天然气掺氢长距离混输实践,仅有几家掺氢平台试验。”李国辉说。

“到2050年,如果我们的氢能储运规模达到7000万吨,其中大概一半以上是需要管道来输送的,也就是3500万吨,相当于我们现在的天然气管道的规模,可能需要的管道里程在15万公里到20万公里之间。”李国辉预测。

“亟待加快氢气储运装备开发能力建设。”中国特种设备检测研究院研究员李翔说,我国核心氢气储运装备能力建设欠缺,氢气储运装备材料、设计制造、安全状态监测与评价等方面均存在不少挑战。

在公众关注的燃料电池汽车技术方面,陈文淼说,目前燃料电池和氢能的使用成本仍然较高,相关动力装置仍存在“买得贵、用得贵”的实际情况。

中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华认为,与全球领先水平相比,我国燃料电池汽车技术整体上仍然存在着较大差距,特别是在关键的核心零部件及材料器件方面,如碳纸、催化剂、质子交换膜、碳纤维材料、加氢设备、相关管阀件等对外依存度较高。大规模可节省能源制氢技术、高可靠性特别是70兆帕加氢技术等关键技术水平仍然有待提高。

需跨界协同破短板

据不完全统计,全球已有30多个国家发布了氢能相关战略,欧、美、日、韩等主要经济体都把绿氢作为长期发展的战略,并制定相应政策。

2022年,我国发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》。根据规划,到2025年,我国将初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系。到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。

“我国氢能产业发展迎来窗口期,这也是世界氢能产业的窗口期。”专家认为,在碳中和的愿景之下,绿色低碳和可持续发展已经成为全球发展的一个共识,绿氢已成为氢能产业发展的重点。

李国辉说,氢能产业布局已经遍布全国,30个省份将氢能写入了“十四五”发展规划。但市场层面、技术层面也存在一些需要改进与完善的地方。

“要加强薄弱环节技术攻关,提升产业整体技术水平。”张进华说,培育氢能和燃料电池产业是一项具有重大意义的复杂系统工程,其技术创新难度高、能源供应体系重塑挑战大,任务十分艰巨,需要多方的高度协同、共同推进。

“未来需要发展更加先进的制氢技术。”国际氢能协会主席谢菲尔德说,目前绿氢还面临一系列挑战,如绿氢的制备技术门槛比较高,成本也比较高,未来对于绿氢制备的流程和设备还需要进一步优化,同时其投资回报也需要进行优化。

“跨界融合,突破关键技术的制约。”陈文淼说,国家燃料电池技术创新中心有共建单位16家,包括产、学、研、用等相关多家单位,通过深度协作和融合,充分发挥产业链上下游的资源优势,共同推动燃料电池产业的快速发展。

“协同创新,共促发展。”徐念沙说,发展氢能是实现“双碳”目标的必然选择,未来应加强各国之间在氢能领域的深度合作,进一步破解氢能产业技术和装备的短板弱项,以科技创新引领产业持续健康发展。

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