衣宝廉:氢能产业发展的「四建议三见解」

文章来源:第一元素网 点击数:38 发布时间:2019-08-07
政府发展氢能产业的热情,一方面让中国成了全球的焦点之一,使得人才、资金和技术不断向中国聚集,有利于推动氢能和燃料电池产业的发展。另一方面,城市之间的竞争在加剧,可能会导致这一产业低端重复性建设问题重现,未来可能会走其他制造业的老路。对此,中国工程院院士、燃料电池技术专家衣宝廉针对产业发展提出了几项建议和看法。请见详文。
衣宝廉:氢能产业发展的「四建议三见解」

锂离子电池汽车与燃料电池汽车各有优势和短板,前者的短板是安全,后者是价格。

氢能和燃料电池产业发展正迎来新的风口。

截至目前,我国有超过25个城市宣称,正在进行氢能和燃料电池的产业布局,部分城市还公布了未来发展的产业规划,并称政府将对氢能和燃料电池产业给予大力的政策扶持。一时间,城市之间争夺氢能产业制高点的战争正在打响。

政府发展氢能产业的热情,一方面让中国成了全球的焦点之一,使得人才、资金和技术不断向中国聚集,有利于推动氢能和燃料电池产业的发展。另一方面,城市之间的竞争在加剧,可能会导致这一产业低端重复性建设问题重现,未来可能会走其他制造业的老路。对此,中国工程院院士、燃料电池技术专家衣宝廉针对产业发展提出了几项建议和看法。

中国工程院院士、燃料电池技术专家衣宝廉

中国工程院院士、燃料电池技术专家衣宝廉

01.建议成立氢能国家专项

2019年,氢能被写入了政府工作报告,但与日本、韩国等国家相比,我国发展氢能的国家战略还未形成。衣宝廉认为,整个氢能系统发展需要有国家战略规划,不单针对燃料电池汽车,而且要针对氢能应用全场景来制定,如冶金、燃气轮机发电和取暖等领域。

此外,衣宝廉建议国家应当成立氢能重大专项,而不是像现在将氢能包含在电动汽车重大专项中。“要让大家对氢能有更深入的认识,国家可以成立一个比电动车小一点的专项,包括氢能的制备运输等,并把氢能的各种用途都放进去,把氢能的应用先做起来。这样才能落到实处,推动氢能产业的发展。”衣宝廉说。

02.建议用补贴引导技术进步

国内氢能和燃料电池行业发展状态和我国推广锂电池行业初期一样,需要国家补贴扶持。衣宝廉表示可以用补贴这个杠杆来做技术引导。“不能大水漫灌,”衣宝廉说,“提高补贴的门槛,不是所有燃料电池汽车都给补贴,而是要根据性能、续航里程做出判断。”

为避免重蹈锂电池车补贴的覆辙,衣宝廉建议每年要进行评定,接受补贴的企业,需要加快技术创新,每年在技术上上一个台阶。

在数据监测方面,衣宝廉建议国家可以成立独立的第三方的监测机构。通过对每一种车型进行监测,最终靠第三方数据评测是否可拿补贴。以补贴为“饵”,推动技术革新,从而加快国内技术的进步。

03.建议制氢要首选“三弃”电量 

制氢是整个产业链的起始环节,有煤制氢、工业副产氢、电解水制氢等多种方式。很多人对制氢环节持有不同意见,比如有人认为煤制氢或者化工制氢,一样会带来排放问题,而电解水制氢能源消耗比较大等等。

衣宝廉认为,谈制氢要先看看氢气成本问题。

国内制氢成本和运输加注成本几乎是1:1,煤质氢成本约2元/立方米,到了加氢站就变成了4元,按照11立方米约合一公斤计算,氢气成本约44元/公斤,这样计算燃料电池车燃料成本跟燃油车差不多。

按照上述成本,燃料电池车运营成本会非常高,跟燃油车相比没有优势,更不能和锂电池汽车竞争了。目前锂电池电动车100公里平均约15度电,而电价只有0.5元/度,每百公里只需要7.5元。

“在这样的情况下,制氢首选应该是弃风弃光和弃水电量制氢。”衣宝廉说。

选择“三弃”电量不仅能够降低成本,也符合环保上的要求。相较于直接来源电网的电制氢,“三弃”电价格仅为0.1-0.2元/度,更具经济性。

另外,我国的氯碱厂、重化工企业的副产氢产量非常大,这部分氢气也未充分利用。衣宝廉建议地方政府发展氢能源汽车产业时,首先要考虑氢源问题,要先考虑城市附近是否有氢源,是否符合低成本制氢的条件。

04.电动车的短板是安全,燃料电池车的短板是价格

中国科学院院士,清华大学教授欧阳明高曾提出“氢燃料电池汽车未来更多替代柴油车,而纯电动汽车更多代替汽油车”的观点,因为燃料电池汽车优点在于储能量高,续航里程长,与柴油车性能类似,比较容易代替柴油车;而锂离子电动车更容易替代以市内交通为主的汽油车。

“看似合理的观点下,是暂时的平衡。”衣宝廉表示。

锂离子纯电动汽车的致命问题在于安全性,目前起火爆炸几率是万分之一到十万分之一。在安全性不能解决的情况下,越追求续航里程,装的电池越多危险性就越大。

锂电池车只有解决了安全的短板,才能在短程领域跟燃料电池汽车相竞争。不解决安全性,未来它不输给燃料电池车,也会输给其他的技术路线。

而燃料电池车也有短板,在于价格太高。目前一辆燃料电池车的价格是锂离子电池车的1.5-2倍,如果燃料电池车成本不降下来,将来也没有市场。

衣宝廉总结道,“这两个技术路线都有短板,谁率先解决了短板,谁可能通吃。”

「衣老有话说」

①安全性

燃料电池汽车安全性非常高,我搞了一辈子燃料电池,从没有遇到一起安全事故。氢在敞开空间,非常安全,泄露之后马上挥发,不会发生爆炸起火。

国内外都进行了实验,用枪把氢瓶打一个孔,着了火之后一条线向上冲,并不会爆炸。因此在敞开空间,氢气车比燃油车安全性还要高。

但是在密闭空间,一定要严格按照标准放置氢气报警器,而且自动启动排放装置。基于此,燃料电池车最好不进入车库,在室外最安全。因此,在电堆的研发上,一定要抗低温,至少要零下30度以下。

②氢能储运 

氢气储运有很多方式,其中液氢是未来储氢和运输的重要方式之一,日本利用的氢能就是从澳大利亚通过液氢方式输送的,但是液氢有一个问题,在液化和利用过程中,三分之一的能量损耗掉了。

目前还有一种方式是,利用天然气管道运输,德国和美国都在用天然气管道运输氢气,把“三弃”电量所制的氢气,直接输送到天然气管道中,目前欧洲天然气管道的氢含量可达5%,这些氢气可作为下游民用,也可用于燃气轮机发电。

另一种是有机化合物输氢,本质上是苯和甲苯之间的转换,但需要200度左右的高温,储氢可以到达5-6%,像运柴油一样。

③与日本的三方面差距

我们跟日本的差距有以下几个方面,一是电堆的比功率、可靠性和耐久性都与日本有差距。为什么会有这样的差距,因为我们国家的模仿力强,但创新力比较弱。因此我们必须加强自己的创新,不能总是跟跑。

二是日本是全球采购,关键的零部件不受限,而我国在采购环节会受限,因此我们要发展自己的产业链,而相关的产业链的建立才刚刚开始。只有在中国建立燃料电池堆的产业链,成本才能够降下来,这是跟日本相比的第二个差距。

三是在燃料电池的基础研究方面我国比较弱。由于体制机制问题,在我国很多学者对基础研究很难安下心来,比如铂含量的降低,需要下大力气去做基础研究。我们的应用研究做的比较好,但基础研究的经费来源如何处理,这都是问题。我认为科研要有分工,基础研究是为明天、后天做准备,这个需要更高层面去协调解决。

现在国内发展氢能和燃料电池的形势比较好,但我们这个产业的合作精神比较弱。大家看到燃料电池可能赚钱了,很多企业就自己单立门户了,不能够协同攻关、共同攻克难题。有时候还会相互挖墙脚,这种现象对于还处于初期的产业而言,确实是一个问题。因此我们需要协同攻关,创新发展,这是第一。

第二,我们要建立自己的产业链,动员企业家投资,从关键部件到电堆和系统进行投资,目前这方面做的还不错。

第三,建议做一个示范计划。锂离子汽车之前搞过一个“十城千辆”的计划,效果不错。燃料电池汽车不会短期内产业化,也应该有个类似的计划进行推广,对既没有廉价氢源,又没有燃料电池制造产业基础的地方,不适于选作示范城市。

除了靠国家补贴推动技术进步以外,还希望国家选择十个具有基础的城市进行试验,进而推动整个产业的发展。