工程院院士干勇：發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路

2018-01-23 15:41:00 電力頭條APP 　點擊量：評論 (0)

中國電動汽車百人會論壇（2018）于1月20-21日在北京釣魚臺國賓館召開。本屆論壇的主題為把握全球變革趨勢實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，論壇延續(xù)了閉門會...

中國電動汽車百人會論壇（2018）于1月20-21日在北京釣魚臺國賓館召開。本屆論壇的主題為“把握全球變革趨勢實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”，論壇延續(xù)了“閉門會+高層論壇+主題峰會”的主要框架，中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽第三屆國際新能源及智能汽車大賽全球總決賽也在會議期間舉行。電力頭條App全程直播本次大會。

中國工程院院士干勇出席“燃料電池產(chǎn)業(yè)化路徑與政策環(huán)境”主題峰會并發(fā)表了主旨演講。

以下為發(fā)言內(nèi)容：

干勇：各位來賓，很高興向大家進(jìn)行主題介紹。我的PPT是在與徐部長和工程院一起討論的時候的一些想法和思路。工程院在十多年前提出了氫能社會的概念，我們對世界科技工程發(fā)展趨勢進(jìn)行了一系列討論，第一就是能源體系。凡是工業(yè)化國家，能源體系的建立非常重要，而中國的能源稟賦不好，所以結(jié)構(gòu)上有些問題。比爾蓋茨兩次到工程院不談計算機(jī)，全部談能源，認(rèn)為十三億人口對整個地球的二氧化碳貢獻(xiàn)率太大，而且還有印度的十二億人口，所以能源今后必須要有變化。

化石燃料時代向綠色能源時代的轉(zhuǎn)變是必然的，主要是兩個轉(zhuǎn)變：一個是化石能源消耗向綠色能源再生轉(zhuǎn)變，另一個是從高碳燃料向低碳燃料轉(zhuǎn)變，所以本質(zhì)上是燃料的加氫減碳過程。全世界的電源40%是煤炭，而中國不一樣，中國70%是煤炭，核電占2%，太陽能占4.7%，風(fēng)電占9.3%，水電占20.2%，2016年用電量達(dá)16.5億千瓦，所以可再生能源的努力方面，中國政府成了全世界的動力站。

2012年到2015年我國可再生能源的投資大大超過美國，投了3150億美元，同期可再生能源容量變化占到全世界的44%，達(dá)到177GW；2016年發(fā)展速度相比2017年更快。歐共體的統(tǒng)計顯示，今后中國每個小時安裝2個風(fēng)電機(jī)組、7000個太陽能電池板，到2020年的增長速度是272%。歐盟的發(fā)展只是我們的零頭，因為他們的發(fā)展已經(jīng)很快了，每年增長20%，我們將會達(dá)到272%。

風(fēng)電和光伏的問題在于其不可預(yù)測性，所以肯定要儲能一部分，不可能全部上網(wǎng)。氫能具有投入成本低、環(huán)境友好等特征，而且可以永久儲存、傳輸?shù)饺魏蔚胤健Ｈ祟惷恳淮蔚哪茉醋兏锒际翘嵘郎p碳加氫、提升能量密度的過程。古代燒木材能量密度只有每公斤0.13兆焦，現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)煤、天然氣直到氫氣，能量密度最高達(dá)到了140兆焦，應(yīng)該說氫能源是非常理想的清潔能源，但屬于二次能源，所以關(guān)鍵是要降低成本，而且技術(shù)路徑要重新設(shè)定。

氫能的重要作用是可再生、高能、高效的能量載體，存儲轉(zhuǎn)換非常自如，而且是零排放。現(xiàn)在整個央企已經(jīng)開始行動，特別是以神華國際能源投資集團(tuán)在氫能和燃料電池領(lǐng)域做了四個方面的大布局：明確了可再生能源制氫的任務(wù)，包括投入氫氣運輸、存儲和加速的各種裝備的基礎(chǔ)建設(shè)，也包括燃料電池，但他們的目標(biāo)不是發(fā)展燃料電池，而是支持下游用他們的氫發(fā)展燃料電池，自己只是參股。現(xiàn)在最低成本的氫是0.77元/立方米，0.87元/公斤，大大低于國際上的平均制氫成本，也是非常便宜的。

氫能將成為傳統(tǒng)能源的核心，有助于實現(xiàn)規(guī)模化的愿景，打造一流的清潔能源供應(yīng)商，整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)顯現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)化途徑、模式、方向，包括商業(yè)模式都已經(jīng)開始了，可再生能源制氫也好、煤制氫也好、各種制備出來的散氫都要集中起來，這是一個大的產(chǎn)業(yè)鏈。不光是氫能源電池利用，包括分布式發(fā)電、二氧化碳合成的化學(xué)用品等等。發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路，人類必須向這條路上走。現(xiàn)在利用氫能人類社會的生產(chǎn)發(fā)展方式可以發(fā)生一個很大的變革，獲取方式多元化，所以成本正在變得越來越低，下游使用的當(dāng)然是燃料電池。

2020年到2050年，我國的風(fēng)電和光電的裝機(jī)容量非常高，達(dá)到2-4億千瓦，但是上網(wǎng)率再怎么提高也有20%，需要儲能。如果要把這些消化掉，需要建將近400座儲水水庫，破壞生態(tài)、成本巨大。如果我們用電和氫來做儲能的載體，這將是投資成本低、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)的一種方式，推動了燃料電池汽車、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供和無人機(jī)等領(lǐng)域，所有裝備都使用氫能，氫動力將成為一個主動力。歐洲率先開始了可再生能源制氫，用天然氣管網(wǎng)進(jìn)行運輸，最大的運輸量是20%。天然氣管網(wǎng)當(dāng)中運輸密度不一樣，出來以后再吸附，完全可以把它分開。當(dāng)前全世界都開始注意到了氫能的發(fā)展，也成為了國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且燃料電池技術(shù)趨于成熟，步入了商業(yè)模式創(chuàng)新與批產(chǎn)階段，也要感謝一直致力于燃料電池工程化、產(chǎn)業(yè)化的國外企業(yè)，他們重視氫能源電池的開發(fā)推廣應(yīng)用，電池產(chǎn)品的出貨量加速增長進(jìn)入商業(yè)化階段，分布式發(fā)電也小規(guī)模商業(yè)化，特殊用途的燃料電池早期市場已經(jīng)開始形成，這些都顯現(xiàn)出了氫能利用的產(chǎn)業(yè)鏈開始壯大。

剛才說過，我們的條件非常好，因為我們的光伏風(fēng)電規(guī)模大，所以我們的儲能上不了網(wǎng)的部分就可以用于制氫。而且我國風(fēng)光資源與天然氣的管網(wǎng)匹配性好、容量大，所以很厲害。我國在家電、發(fā)電制造的產(chǎn)業(yè)規(guī)模均居世界首位，這為發(fā)展燃料電池分布式供電提供了巨大的市場和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。煤制氫的水平和國外完全相當(dāng)，而且制氫規(guī)模居世界首位。2012年我們的制氫量達(dá)到1600萬噸，相當(dāng)于8000萬輛燃料電池汽車的消耗量，系統(tǒng)儲氫能力也會上來。

燃料電池的原理這里我就不講了，大家都很清楚，特別是自制燃料電池為主。催化劑的成本占了將近70%，雙極板已經(jīng)完全工業(yè)化，而且我們用鈦合金和不銹鋼的雙極板代替石墨，性能非常優(yōu)越，而且現(xiàn)在是供給美國。我們的自制膜是最難的，張維民教授今天也在這里，東岳的自制膜在國際上處于一流方陣，和美國的戈爾公司并列，所以自制膜的問題也要解決。電解質(zhì)要用很多的鉑，這些鉑從哪里來？都要進(jìn)口。但是現(xiàn)有的燃油和燃?xì)馄嚦Ｓ玫膬艋b置用的鉑量比這還高。一旦用新能源代替，鉑不會增加，只會減少。

現(xiàn)在鋰動力的碳酸鋰和高純球狀石墨的需求量巨大。去年石墨漲了10多倍的價格，碳酸鋰價格從4萬元漲到不到10萬元，還有鈷。材料部件的應(yīng)用國內(nèi)已經(jīng)普遍開展。國家科技部已經(jīng)把其列為重點專項，包括四個課題：車用燃料電池發(fā)動機(jī)平臺設(shè)計開發(fā)驗證、燃料電池發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件與系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、大功率燃料電池電堆技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)全面鋪開，還有儲氫的系統(tǒng)開發(fā)。我們的固態(tài)儲氫水平現(xiàn)在上得很快，特別是儲氫合金的稀土材料以后會降低成本，安全方便。

燃料電池汽車的性能大家都很清楚了，豐田Mirai續(xù)航歷程可以達(dá)到650公里，加氫的時間只要3分鐘，而且成本也很低，每千瓦時2500-3000元，也可以降到1瓦/元以下，最后在電池成本上氫氣瓶如果成本降到3.5萬元的話，三種電池動力成本已經(jīng)相差不大了，百公里的續(xù)航里程1公斤氫就可以達(dá)到100公里，而電要18度電才能100公里，這會增加100公斤電池的重量，氫燃料的輕量化作用也體現(xiàn)了。

我國前一段時間對燃料電池市場預(yù)估，美歐日中美國動作也是很快的，加州每50公里就有1個加氫站，2020年就是22.5萬個左右。如果電力技術(shù)再突破，折合成人民幣是7萬。歐洲地區(qū)的燃料電池客車的計劃包括加氫站的建立已經(jīng)有106座，現(xiàn)在還在增加，日韓當(dāng)然動作更快，特別是豐田、本田、日產(chǎn)和現(xiàn)代汽車。本田的新車銷售只有37.8萬元，如果得到補(bǔ)貼是27.1萬元人民幣，續(xù)航里程達(dá)到650公里。

我國發(fā)展燃料電池的基礎(chǔ)也很好，特別是很早就形成了以大學(xué)研究院為主體，特別是同濟(jì)大學(xué)等等，萬鋼部長也是搞燃料電池的，冠華部長之前就布局了燃料電池總體攻關(guān)，后來有一段時間減弱了，最近又把燃料電池和氫能利用作為重要的轉(zhuǎn)折點，國家到地方政府都已經(jīng)開始重視。現(xiàn)在我國燃料電池開發(fā)出了20千瓦、50千瓦、60千瓦和110千瓦的產(chǎn)品，很多技術(shù)都正在成熟。我們具備的基礎(chǔ)很好，上海上汽又推出了兩款產(chǎn)品，而且已經(jīng)訂貨，包括中航十五所、山東濰柴、中車燃料電池生產(chǎn)全部下線，2017年4月累計生產(chǎn)的燃料電池接近700個。

制氫、儲氫、運氫、加氫是一套新的配套系統(tǒng)工程。改變傳統(tǒng)的工程，配套設(shè)施跟進(jìn)這種發(fā)展模式不行，必須至少是同步，最好是先布局供氫體系。現(xiàn)在整個上海一個大區(qū)域布局了燃料電池的發(fā)展規(guī)劃，特別是最近山東在打造170平方公里的中國氫谷，包括研發(fā)中心已經(jīng)開始。山東有特殊情況，要考慮副產(chǎn)氣體的回收、電解鋁、交流煤氣等大量放空氣體，交流煤氣相當(dāng)于富余了87萬噸氫，所有的公交車都可以用上，每年合成提純回收氫氣，資源優(yōu)勢是非常好的。風(fēng)電、光伏電池和可再生能源也非常厲害，完全可以拿來制氫，就是在棄風(fēng)棄光的條件下。

所有傳統(tǒng)制氫企業(yè)非常強(qiáng)大，東岳集團(tuán)成功地研發(fā)了燃料電池膜，這是國內(nèi)僅有的一家，國際上進(jìn)入了并列第一，還有濰柴集團(tuán)投了500億元在搞氫能源發(fā)動機(jī)，青島的中車集團(tuán)包括電控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)都已經(jīng)開始。山東最有特點的是它的高速公路，就是兩家國有企業(yè)完全占有，120個高速公路服務(wù)站都可以建立加氫站，所以回收氫、儲氫和運氫可以系統(tǒng)進(jìn)行，不像有的公路是每家都有。這為發(fā)達(dá)的物流專用的氫燃料電池車創(chuàng)造了條件。工程用車、專用物流車是一個巨大的汽車市場，山東一個區(qū)域按照氫氣的要求，就是制氫、運氫、儲氫、加氫的標(biāo)準(zhǔn)先行先試，每個站估計占用2000平米，投資1000萬元，能儲存100公斤以上。

目前山東結(jié)合高速服務(wù)區(qū)的全省的加氫站網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始布局，并開始打造中國氫谷，要設(shè)立500萬元的中國氫谷創(chuàng)新發(fā)展基金，打造氫能源的運營示范區(qū)規(guī)劃，現(xiàn)在已經(jīng)開始頂層設(shè)計。這不是以一家企業(yè)為主體，而是一個整體的規(guī)劃，這樣氫能源和燃料電池的企業(yè)才能健康發(fā)展。中國山東輕軌建設(shè)計劃一期總體投資是到2017年422億元，2020年達(dá)到1000億元，制定了十年和十五年的發(fā)展目標(biāo)，和深圳簽訂了氫能源產(chǎn)業(yè)園和商務(wù)區(qū)三位一體的協(xié)議書。

介紹一下氫能源創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的工作情況。二十一世紀(jì)是一個氧時代，十九世紀(jì)就提出氧氣轉(zhuǎn)入，但是十九世紀(jì)的氧氣就像現(xiàn)在的氫氣一樣成本高，大家都認(rèn)為有危險性，但是二十世紀(jì)中期以前我們把所有的氧氣技術(shù)都攻破了，氧氣非常廉價，現(xiàn)在氧氣放在床邊我們也不會擔(dān)心。二十一世紀(jì)進(jìn)入氫時代是肯定的，因為剛剛過了十七年，還有八十三年，估計到二十一世紀(jì)中期整個氫氣技術(shù)，就是制氫、儲氫、加氫、運氫都會完全成熟，所有標(biāo)準(zhǔn)都會出來，運輸材料和危險性并不比油氣和液化天然氣更大，反而更簡單。

氫能聯(lián)盟的籌備徐部長、萬鋼部長和苗部長都非常支持。徐部長親自主持了不下六次會議，發(fā)起單位已經(jīng)開始，籌備處已經(jīng)成立了將近一年，一汽、二汽、濰柴、山東重工、同濟(jì)大學(xué)、鋼冶集團(tuán)、有色研究院等都已經(jīng)加入了這個聯(lián)盟，而且馬上就要成立。我們的委員會主任就是徐冠華部長，首屆理事長單位是國家能源投資集團(tuán)，就是神華集團(tuán)和中國電力合并的巨無霸。能源打頭是最好的，要找某一個車企打頭的話互相競爭、互不服氣。聯(lián)盟的主要定位是為國家制定氫能源及燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略和實施路線提供頂層設(shè)計，支持聯(lián)盟成員企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，推動全產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用示范，創(chuàng)造參與氫能燃料電池裝備制造應(yīng)用技術(shù)，協(xié)助構(gòu)建氫能社會并且做出規(guī)劃。

2050年我們將會迎接氫能時代的到來，形成10萬億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，這是一點都沒有問題的。煤的最佳應(yīng)用方式就是變成氫，當(dāng)然也可以煤制油，但是煤制氫將會作為新能源的一個重頭戲。我們已經(jīng)開始迎接制造業(yè)強(qiáng)國之夢，在綠色制造當(dāng)中把整個能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）

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