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百人會|干勇:以煤制氫或?qū)⒊蔀樾履茉吹摹爸仡^戲”

發(fā)布時(shí)間:2018年01月21日 11:05 作者:百人會 來源:客車網(wǎng)
  2018年1月20-21日,以“把握全球變革趨勢,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”為主題的國電動汽車百人會2018年會在北京召開,21日上午舉行的“燃料電池產(chǎn)業(yè)路徑與政策環(huán)境”,針對全球燃料電池的技術(shù)進(jìn)展與政策環(huán)境;國家相關(guān)燃料電池的科技政策與產(chǎn)業(yè)政策;燃料電池率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域、路徑與進(jìn)程;燃料電池領(lǐng)域的國際合作;重點(diǎn)項(xiàng)目及城市級示范應(yīng)用。

  會上,中國工程院院士干勇,發(fā)表演講,演講內(nèi)容如下:

  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(shí)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(jì)算機(jī),全部談能源,認(rèn)為十三億人口對整個(gè)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(shí)代向綠色能源時(shí)代的轉(zhuǎn)變是必然的,主要是兩個(gè)轉(zhuǎn)變:一個(gè)是化石能源消耗向綠色能源再生轉(zhuǎn)變,另一個(gè)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(jì)顯示,今后中國每個(gè)小時(shí)安裝2個(gè)風(fēng)電機(jī)組、7000個(gè)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?yàn)樗麄兊陌l(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?,F(xiàn)在整個(gè)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(gè)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(yùn)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?,F(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(shí)現(xiàn)規(guī)模化的愿景,打造一流的清潔能源供應(yīng)商,整個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(yùn)輸,最大的運(yùn)輸量是20%。天然氣管網(wǎng)當(dāng)中運(yùn)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?yàn)槲覀兊墓夥L(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?duì)柟静⒘?,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(jià)格,碳酸鋰價(jià)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(diǎn)專項(xiàng),包括四個(gè)課題:車用燃料電池發(fā)動機(jī)平臺設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)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(shí)間只要3分鐘,而且成本也很低,每千瓦時(shí)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(shí)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(gè)加氫站,2020年就是22.5萬個(gè)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(jì)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(shí)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(diǎn),國家到地方政府都已經(jīng)開始重視?,F(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(jì)生產(chǎn)的燃料電池接近700個(gè)。

  制氫、儲氫、運(yùn)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(gè)上海一個(gè)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(diǎn)的是它的高速公路,就是兩家國有企業(yè)完全占有,120個(gè)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(yùn)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(gè)巨大的汽車市場,山東一個(gè)區(qū)域按照氫氣的要求,就是制氫、運(yùn)氫、儲氫、加氫的標(biāo)準(zhǔn)先行先試,每個(gè)站估計(jì)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(yùn)營示范區(qū)規(guī)劃,現(xiàn)在已經(jīng)開始頂層設(shè)計(jì)。這不是以一家企業(yè)為主體,而是一個(gè)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(jì)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(gè)氧時(shí)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(xiǎn)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(jià),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(shí)代是肯定的,因?yàn)閯倓傔^了十七年,還有八十三年,估計(jì)到二十一世紀(jì)中期整個(gè)氫氣技術(shù),就是制氫、儲氫、加氫、運(yùn)氫都會完全成熟,所有標(biāo)準(zhǔn)都會出來,運(yùn)輸材料和危險(xiǎn)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(gè)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(gè)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(shí)施路線提供頂層設(shè)計(jì),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(shí)代的到來,形成10萬億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,這是一點(diǎn)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(gè)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(gè)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

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