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國際氫能展獲悉,“運氫、加氫成本如果不下來,制氫潛力的商業邏輯是不存在的”“我們要加強氫電耦合,促進產業的發展”“當前氫能發展仍面臨氫氣成本高昂的問題,特別是綠氫”……
在廣東省人民政府和中國國際經濟交流中心近期共同主辦的“中國氫能產業大會”上,多位院士從制造成本、運輸難點、技術探索、應用場景等角度,共同商討氫能發展前景。
中國工程院院士、山東省科協主席凌文:
當前,全球制氫產量1億噸/年,我國3500萬噸/年,占到全世界的1/3,其中煤制氫占54%。在我國氫能產業鏈中,上游制氫包括工業副產氫,化石燃料、化工燃料、可再生能源制氫等,中游儲氫、運氫、加氫環節和下游用氫。其中,燃料電池的出貨類型,一是質子交換膜,一是氧化物燃料電池,交通領域主要是質子交換膜,其他領域特別是分布式能源,主要是氧化物燃料電池。
從成本來看,我國煤制氫成本約11—14元/千克,焦爐煤氣制氫9—12元/千克,“風光”制氫5度電換成1方氫,55度電對應1公斤氫,電的成本是制氫成本最關鍵的因素,綠氫生產成本每千克就達15—20元/千克。按照如此參數粗略計算,我國制氫產能沒有問題,儲運和加氫領域是重要環節,但是,運氫、加氫成本如果不下來,正如很多專家學者以及業界的分析,制氫潛力的商業邏輯是不存在的。
中國工程院院士、國際電工委員會(IEC)第36屆主席舒印彪:
原來業內有一個誤解,如果用化石能源制氫,氫能與電力系統之間關系不大。如今綠電制氫大勢所趨,氫能和電力系統的聯系日益密切。氫能具有能量密度大、清潔高效和大規模長時間儲能的優點,電氫耦合是新型電力系統的重要支撐。電氫耦合既能增強系統長時的平衡調節能力以及應對“風光”出力不確定性和極端氣侯變化特征下的保供風險,也與電化學儲能、抽水蓄能等形成互補效應,提升整體調節能力。
加強氫電耦合,促進產業的發展,一是要提升轉換效率、經濟性和安全性。二是要突破氫能關鍵技術,在材料、技術上要加大創新。三是要創新氫能產業發展體系,要培養一批龍頭企業,集中突破氫能產業的技術瓶頸,建立健全產業技術裝備體系,帶動產品創新、應用創新和商業模式創新。
中國科學院院士、佛山仙湖實驗室理事長張清杰:
當前氫能發展仍面臨氫氣成本高昂的問題,特別是綠氫。氫能的實際應用難度極大,關于氫能燃料電池,雖然過去三年成本已下降80%,但目前每千瓦的成本仍在2000—3000元,是鋰電池的三倍。這嚴重制約了氫能產業的發展,特別是材料問題。
氫能及氨氫融合關鍵材料技術將起到支撐作用,目前氫能儲運困難大,廣東茂名生產的氫20元/公斤,但運到佛山就漲到了45元/公斤,失去了經濟效益。30元/公斤是一個經濟成本線,因為1公斤氫氣運輸100公里的成本就要10元,全世界都未能打破這個瓶頸。如果使用液氨,1000公里運輸成本只需0.8元/公斤,而其里面含有17公斤的氫氣,極大降低運輸成本。如果采用氨氫融合技術,可以解決長距離、大規模輸送氫氣的問題,大規模擴展氫的應用場景,還可以在商業運輸、交通裝備、航空發動機、大型工業船舶等領域得到廣泛應用。然而,怎么把氨低成本液化成氫氣,也是一個很大的挑戰。
中國科學院院士、中國石油化工集團有限公司首席科學家謝在庫:
人類社會經歷了木材、煤炭、石油、天然氣時代,現在正在進入可再生能源的時代。毫無疑問,氫能從起步到發展,現在也進入了新的歷史階段。上世紀50年代左右,氫能進入到化學工業、合成氨工業、甲醇工業和煉油工業。2000年左右,氫能產業規模經達1000萬噸級,現在達到了3500—3600萬噸的水平。我國是第一氫能大國,通過我們的能源結構、能源產業發展來看,我國的氫能產業進入了重要的轉型時期。
預計未來的氫能產業總體規模,綠氫在2050年或達6000萬噸,而總的氫能規模要達到8000萬噸以上。未來,氫從源頭、過程到終端,綠氫的比重是非常高的,未來發展需要我們認真思考。再是綠氫技術問題,如何規?;茪?,這是一個重要方向,人類社會上最終要實現光解水制氫,現在光電催化耦合在一起的效率是4%、5%左右,希望未來有更大的突破。
中國科學院院士、中國石油勘探開發研究院副院長鄒才能:
新能源,特別是“綠電+綠氫+綠儲”,我們認為已經從“浪花”發展到了“浪潮”階段。到2050年前后,新能源和氫能或許會超過50%。目前,主要發達國家都在從灰氫、藍氫向綠氫轉型,美國制定了中長期發展規劃,日本也提出了“氫能社會”構想。
“綠電+綠氫+綠儲”或許是新能源中的“黑馬”,綠氫或許是“黑馬”中的“黑馬”。按照中國工程院的研究,我國當前能源結構為“一大三小”,化石能源占比最大,超過80%。預計到2060年,能源結構將轉變為“三小一大”,新能源,包括了綠電和綠氫將占主導地位。國家提出了要加快油氣與新能源融合發展的戰略,也包括綠電和綠氫發展。國家發改委的規劃是到2035年建設完成完整的氫能工業體系。未來,到2035年,綠氫工業就像現在的天然氣工業一樣,擁有完善的管網體系,氫將進入千家萬戶,進入全國各個企業。
加拿大工程院院士、廣州大學教授葉思宇:
關鍵材料在未來氫能行業發展非常重要。近年來,各種電解水制氫技術發展非常迅猛,但是耐久性和產業化程度還不夠。堿性電解水制氫是目前世界產業化發展最迅猛的,成本也比較低,但要與“風光”結合,還有巨大挑戰。各種電解水技術百花齊放,發揮各自優劣勢,但不管哪種技術都要圍繞進一步降低成本、提升性能、延長壽命等方面努力。
提高這些性能并非易事,PEM電解水制氫技術陽極依賴于貴金屬,雖然貴金屬這幾年成本下降非??欤F金屬畢竟是貴金屬,成本依舊高企。為了保障安全性,目前技術應用中也會使用比較厚的質子交換膜,“厚”除了成本壓力大外,對整個性能提升也有一定的限制。從某種意義上說,膜電極本身成本下降、性能提升和壽命延長,是整個電解槽技術甚至電解槽系統的關鍵所在。材料的發展很大程度上依賴于實驗室設備的進步,我們希望未來可以通過機器學習語言和計算模擬,助力材料進一步突破瓶頸。
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