文｜新能源行業(yè)觀察 和 暢
編輯｜秋水
氫能源在應(yīng)用上又越過了一座山。
近日，我國首艘氫燃料電池動力示范船“三峽氫舟1”號在湖北宜昌首航成功，這標(biāo)志著氫燃料電池技術(shù)在我國內(nèi)河船舶應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)零的突破，也為以后氫能船舶的大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營打下了基礎(chǔ)。
“三峽氫舟1”號由三峽集團(tuán)所屬長江電力、中國船舶第七一二研究所、長江三峽通航管理局、中國船級社等單位共同研發(fā)建造，是國內(nèi)首艘入級中國船級社氫燃料電池動力船。
來源/中國長江航運(yùn)集團(tuán)有限公司官網(wǎng)
而它的補(bǔ)給站為“中國三峽綠電綠氫示范站”，是國內(nèi)首個內(nèi)河碼頭型制氫加氫一體站，利用三峽電站發(fā)出的清潔電能進(jìn)行電解水制氫，氫氣經(jīng)過壓縮、儲存、加注等環(huán)節(jié)，直接供給氫能源船舶，可實(shí)現(xiàn)240公斤/小時(shí)的氫氣安全快速充裝。
在“三峽氫舟1”號上，氫燃料電池將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，產(chǎn)生的電能將直接驅(qū)動船舶。
據(jù)悉，“三峽氫舟1”號氫燃料電池動力船是以氫燃料為主、輔以磷酸鐵鋰電池動力的雙體交通船，采用了我國自主開發(fā)的氫燃料電池和鋰電池動力系統(tǒng)，具有高環(huán)保性、高舒適性和低能耗、低噪音等特點(diǎn)，將主要用于三峽庫區(qū)及三峽、葛洲壩兩壩間交通、巡查、應(yīng)急等工作，預(yù)計(jì)每年可替代燃油103.16噸，減少二氧化碳排放343.67噸。
對于“三峽氫舟1”號開創(chuàng)的綠色能源新“賽道”，中國能建華北電力設(shè)計(jì)院有限公司高級工程師田江南對新能源行業(yè)觀察表示，它會給氫能源領(lǐng)域起到良好的示范作用，更好地推動氫能源領(lǐng)域健康快速發(fā)展。
在田江南看來，這艘船用的氫能來自于三峽電站發(fā)出的清潔電能進(jìn)行電解水制氫，屬于綠氫，所以氫燃料電池動力船的應(yīng)用從整個制儲運(yùn)加用環(huán)節(jié)上都是脫碳的；同時(shí)，它也是國內(nèi)首個內(nèi)河碼頭型制氫加氫一體站，也開創(chuàng)了內(nèi)河碼頭型制氫加氫一體站先河；另外，它的氫燃料電池額定輸出功率達(dá)到了500千瓦，這在交通用氫領(lǐng)域?qū)儆谳^高功率。
也難怪在“三峽氫舟1”號首航成功后，眾多網(wǎng)友用“‘氫舟’已過萬重山”刷屏，表達(dá)了對氫能技術(shù)突破的喜悅之情。
然而，我國氫能在廣泛應(yīng)用上真的“越過萬重山”了嗎？
田江南和新能源行業(yè)觀察接觸的其他業(yè)內(nèi)專家均表示，目前來看，我國氫能源應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境尚不健全。“整體來說，氫能源目前還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期的形成期?！?/p>
氫能初入黃金發(fā)展周期
據(jù)田江南介紹，目前我國氫氣年產(chǎn)3300萬噸，其中80%左右用途為煉油、合成氨、合成甲醇等；剩余20%用途主要為電子、食品、電力、玻璃等；而當(dāng)做能源來用的氫氣目前在交通、發(fā)電、建筑、冶金等領(lǐng)域有一些示范，但處于剛剛起步階段。
盡管氫氣用在交通等領(lǐng)域的份額較少，但卻對于氫能的發(fā)展至關(guān)重要。
正如國家電投董事長錢智民在“中德能源轉(zhuǎn)型高端對話”上所說，氫是未來清潔能源的重要組成部分，長遠(yuǎn)來看，氫能的應(yīng)用主要在三個領(lǐng)域，交通、合成化工產(chǎn)品和氫發(fā)電領(lǐng)域?！皻淇梢匝邪l(fā)生產(chǎn)氫燃料電池，應(yīng)用于大巴、重卡、工程車等各種各樣的車輛上，雖然使用量上未必會很大，但可以讓更多人認(rèn)識氫。”
也有氫能專家表示，氫能源在交通領(lǐng)域的技術(shù)突破將有助于縮短氫能源發(fā)展周期。
財(cái)經(jīng)評論員張雪峰對此觀點(diǎn)表示認(rèn)可。張雪峰告訴新能源行業(yè)觀察，交通領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨罅烤薮?，如果氫能源在船舶、航空和汽車等交通工具上得到廣泛應(yīng)用，將增加氫能源市場的規(guī)模和需求。這有助于推動氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，吸引更多資金和資源投入，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和成本下降。
全聯(lián)并購公會信息管理委員會專家安光勇則表示，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用突破，有望促使政府、企業(yè)和消費(fèi)者對氫能源的信心增強(qiáng)，進(jìn)而推動更多的投資和應(yīng)用。
顯然，“三峽氫舟1”號首航成功，再次加強(qiáng)了社會對氫能的關(guān)注度。
事實(shí)上，隨著全球環(huán)境問題的不斷加劇，可持續(xù)發(fā)展成為了全社會共同關(guān)注的焦點(diǎn)，而氫能作為一種清潔能源，自然備受矚目。
早在2022年3月，國家發(fā)展改革委發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》，進(jìn)一步明確了氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向，是構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長點(diǎn)。
據(jù)《國際氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告2023》數(shù)據(jù)，截至2022年12月，全球已有42個國家及地區(qū)發(fā)布了明確的氫能發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，這些國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)總量占世界的比例超過了80%。
所以，2022年被稱為全球氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的“元年”，全球氫能領(lǐng)域的直接投資達(dá)到2500億美元。
而據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國97家央企中已有43家進(jìn)入該行業(yè)，還有部分有實(shí)力的民企、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)也在進(jìn)行相關(guān)研究。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來十年我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來黃金發(fā)展期，綠氫有望加速崛起。
知名經(jīng)濟(jì)學(xué)家、清華大學(xué)中國經(jīng)濟(jì)思想與實(shí)踐研究院院長李稻葵就認(rèn)為，氫能，是一個新的萬億產(chǎn)業(yè)，甚至在3-5年內(nèi)，有望成為3-10萬億元大產(chǎn)值。
中國氫能聯(lián)盟也預(yù)計(jì)，到2025年，我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬億元；到2050年，氫氣需求量將接近6000萬噸，氫能在我國終端能源體系中的占比將超過10%。
中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇進(jìn)一步表示，“保守估計(jì)，2050年，氫在我國終端能源體系占比約10%，2060年占比將達(dá)約15%，成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，氫能將納入我國終端能源體系，與電力協(xié)同互補(bǔ)，共同成為我國終端能源體系的消費(fèi)主體，帶動形成十萬億級的新興產(chǎn)業(yè)”。
如何實(shí)現(xiàn)更廣泛應(yīng)用？
毫無疑問，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的支持，我國氫能源將迎來更廣闊的發(fā)展前景。但同時(shí)，也有業(yè)內(nèi)專家指出，我國氫能源發(fā)展還面臨一些挑戰(zhàn)和困難，需要繼續(xù)努力推動技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，以實(shí)現(xiàn)氫能源的可持續(xù)發(fā)展。
安光勇就認(rèn)為，要更廣泛地應(yīng)用氫能源，仍需解決一系列挑戰(zhàn)。“主要瓶頸包括氫能源的生產(chǎn)、儲運(yùn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和成本等方面。需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈合作，推動關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，降低生產(chǎn)成本，并建設(shè)更完善的氫能基礎(chǔ)設(shè)施。此外，政府政策的支持和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定也是推廣氫能源的關(guān)鍵因素?！?/p>
正如安光勇所說，氫能儲運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展薄弱是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”環(huán)節(jié)。當(dāng)前，氫能儲運(yùn)成本占到“制儲輸用”全產(chǎn)業(yè)鏈總成本的30-40%。
新能源行業(yè)觀察在《電動車與氫能源車，哪個才是燃油車的終結(jié)者？》一文也提到，我國氫能運(yùn)輸?shù)闹饕侄问歉邏簹馄?，通常一輛車的有效載荷量約在250公斤左右，導(dǎo)致其運(yùn)輸成本較高。
張雪峰則從氫能在船舶、商用車、乘用車等領(lǐng)域的主要瓶頸層面上，向新能源行業(yè)觀察表示，氫燃料電池技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展，以提高其效率和可靠性。
同時(shí)，氫儲存和供應(yīng)鏈的技術(shù)也需要進(jìn)一步完善。另外，降低氫燃料電池系統(tǒng)的制造成本，提高氫制備和儲存的效率是重要的發(fā)展方向。“當(dāng)然，為了廣泛應(yīng)用氫能源，需要建設(shè)健全的氫氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和加氫站?！?/p>
據(jù)公開資料顯示，建一座加氫站需要投資1200-1500萬元。而截至2022年底，我國已經(jīng)建成310座加氫站，是全球加氫站數(shù)量最多的國家。
即便如此，相比較充電站和充電樁，加氫站是“少得可憐”。
不過根據(jù)各省級氫能專項(xiàng)規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2025年，全國將會建成超過700個加氫站。而根據(jù)中國石化之前的規(guī)劃，在“十四五”時(shí)期，它們將在全國范圍內(nèi)規(guī)劃建設(shè)1000個加氫站或者油氫合建站。
上海的一位氫燃料汽車車主就曾表示，自己在地圖上找加氫站，最近的有100公里，在自己開車去后才發(fā)現(xiàn)，它不對外來車開放。該車主就又驅(qū)車來到另一處加氫站，加了2.4KG氫，用時(shí)不足4分鐘。
而說到氫燃料汽車，安全性和續(xù)航也是繞不開的熱議話題。
中國科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)教授郭烈錦就表示，氫和燃?xì)庖粯訒ǎ瑵舛鹊?-75%，它都有可能爆炸，但氫氣的擴(kuò)散速率最快，在開放空間聚集這樣的濃度是很困難的，所以，氫比燃?xì)獾榷及踩?/p>
但南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長、澳大利亞國家工程院外籍院士劉科則表示，氫分子是最小的，物理性能上最容易泄露，而作為大城市里的乘用車，都是要進(jìn)地下車庫的，這樣的封閉空間，乘用車還是否安全就需要進(jìn)一步論證了。
在續(xù)航方面，上述車主也表示，自己的車滿氫狀況下只能跑不到300公里，“有一種早期電動汽車的使用感。”
北京的一位網(wǎng)約車司機(jī)在談到氫燃料汽車時(shí)表示，一公里成本在8毛錢左右，夏季續(xù)航500公里，而冬季有時(shí)只能開200多公里，北京之前投放的80輛車，三分之二都退了，因?yàn)椤案静毁嶅X”。
事實(shí)上，經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，氫能已經(jīng)從過去的每千瓦幾千元下降到了2000元以下，此外，我國氫燃料電池汽車的關(guān)鍵材料、零部件等在國產(chǎn)化方面也實(shí)現(xiàn)了長足發(fā)展。相信氫能每千瓦降到千元以內(nèi)也是時(shí)間問題。
所以在談到氫能源汽車和電動汽車的發(fā)展趨勢時(shí)，田江南對新能源行業(yè)觀察表示，氫燃料汽車代表未來，電動汽車是過渡產(chǎn)品。主要原因是，電動汽車沒有從根本上解決減碳的問題，電動汽車消耗的是電能，而我國目前電網(wǎng)中的電70%左右是來自于火電?！半妱榆囯m然不排二氧化碳，實(shí)際上屬于污染轉(zhuǎn)移。另外，電動汽車有很多弊端，如充電時(shí)間慢、在低溫下里程縮短、動力性不足等問題?！?/p>
田江南同時(shí)認(rèn)為，氫能源汽車完美地解決了電動汽車的所有問題。如，氫能源汽車加氫速度快，堪比加油速度；氫能源汽車在低溫地區(qū)啟動沒有問題等。重要的是，如果加氫站的氫氣屬于綠氫，那么制氫到用氫是沒有碳排放的。
顯然，在清潔和高效方面，氫能稍占上風(fēng)，但就目前的基建數(shù)量和使用成本方面，氫燃料則還有很長的路要走。
就如同明天氫能公司氫能與燃料電池研究院副院長潘永志所說的：如果政策、資本層面對前端制儲運(yùn)的支持和準(zhǔn)備，讓氫能大范圍推廣更有效果，燃料電池汽車才能更有未來。令人欣喜的是，隨著近期國家標(biāo)準(zhǔn)委與國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》，氫能已經(jīng)在黃金發(fā)展周期大步邁向前。
參考資料：
《國內(nèi)首艘！中山制造！“三峽氫舟1”號首航成功》，來源：澎湃新聞。