9月14-16日,由中國汽車工程學會與國際氫能燃料電池協會(籌)共同主辦的第五屆FCVC大會於上海汽車會展中心召開。中國工程院院士、中國礦業大學(北京)彭蘇萍教授到場並發表主題演講,以下為文字實錄:
尊敬的李院士,尊敬的各位領導,各位專家,我跟大家匯報一下中國工程院2018年開展的中國氫能與燃料電池發展戰略研究,之所以叫做研究是因為這個戰略目前實際上還沒有做出來。
我從以下幾個方面跟大家進行匯報,首先講講背景,關於氫能不是中國首先提出來的,90年代初柯林頓就提出了氫能的問題,後來小布希還把氫能源說到了氫經濟,應該氫能和燃料電池的技術都在往前發展,但是還沒有達到我們預期的理想。
我們國家為什麼要做這項研究?有兩個問題:首先,國際上促進氫能和燃料電池實際上是2011福島事件之後,因為日本的電纜有兩條,北部地區福島事件把核電站關掉了之後,北部地區缺電。日本的政策規定一間是賓館裡的溫度從23度提高到28度,那日本就不需要電量帶。另外就是推動燃料電池的發展,所以日本現在燃料電池賣到了40多萬臺。後來日本為了保證北部地區的能源,建了幾個IGCC的發電廠,當能源過去的時候它就制氫。
中國在不到20年的過程裡,我們煤炭大力發展以後,建立了一批煤化工廠,所以我們也制氫。因為煤制氫的成本大幅度下降,在十幾年以前世界上制氫的成本都在2元到2.4元左右,後來國家能源煤制氫的成本降到了0.6元到0.8元左右。另外我們國家以煤為主的稟賦特徵,因為煤相對來說排放比較高,氫提出來就在中國應運而生,這是我們一個分析的成果。
氫作為二次能源,它具有低碳、高效等優點,交通發展正經歷從燃油車轉向混合動力、向純電動的過程,還有的人說氫能源代替傳統能源,不是,氫能是作為傳統能源之間的一種融合,這是我們的一個認知。
在過程裡面,剛才講的氫到最後的運行有4個階段:制氫環節、儲氫環節、加注環節和應用環節。實際上現在氫能源發展,大家談的比較多的就是儲運的問題,是加注的問題,安全性的問題,實際上還是兩方的成本太高,如果就像李院士講的,把這兩端制氫的成本降低,跟後面運行燃料電池的成本降低了之後,可以進一步促進氫能和燃料電池的發展。
這個燃料電池它的特點就是效率高,而且今後可以做到模塊化的組裝,今天在做的是汽車,實際上我們西部地區有很多的可再生能源,大家知道它是有其他方面的原因配送不過來,因為時差和季節的關係,這個過程按照以前的靈活式調配或者是電廠的調配都是啟動反應太慢,而燃料電池在20分到半個小時之內,它是最好的。
對於燃料電池今天在座可能更多人喜歡講質子膜,實際上除此之外還有固體氧化物,實際上我們真正使用的還是固體氧化物來做的,固體氧化物它可以粗糙一些,可能今後我估計重載車做的過程裡面,固體氧化物今後會在裡起到比較大的作用。
發展過程中剛才也講了,我們只講汽車,實際上今後最更大的一塊是分布式能源的問題,發展的動態化實際上世界上產氫超過了1.1億,我們現在用氫才7千萬,很多是鋼鐵行業或者化工行業用的比較多,但是我們汽車行業裡面還用的不足,整個來講,中國還是處於一種探索的階段,真正的規劃還沒有做成。
我跟大家報告一下去年工程院做這樣一個諮詢的時候我們想開一個座談會,當時希望搞六七十個人的,結果開座談會來了多少?780多人,把工程院所有的會議室都站滿了,進行網絡視頻會議,為什麼呢?各級地方政府的熱情度超過了我們中央政府,可以這麼講,我們中央政府在這個方面後來大家也知道,都主動重視起來了。
加氫站的問題剛才也講了,中國希望到2030年1千座,但是按照現在的趨勢1千座我估計還是能突破的,保有量的問題大家都知道,現在世界上是2萬多輛,應該說我們中國的燃料電池車主要是商用車,商用車就意味著主要還是政府買單,還不是以消費者來銷為主體,這個就是整個來講我們國家的一個趨勢,世界氫能剛才李院士講了,目前的趨勢還是往大的走,為什麼小的走不下去?包括日本的它怎麼推的這個裡面,剛才講了,燃料電池的技術它的成本如何消納這個方面還是一個問題。
分布式能源就是總的來講美國是做得比較好的,像我們這個蘋果,目前大的數據世界上都在推,大家知道韓國以前的氫能和燃料電池是做得不是很強的,但是這幾年它已經引進來了,因為剛才講了,日本中國和韓國我們自己都是以發展能源為主體,所以想改善自己的能源質量,所以前一年開始,韓國準備把氫能作為發展規劃的時候就引進了美國的技術,所以它把這個補貼給美國人開放了。現在的情況大家也知道,燃料電池作為固體氧化物,現在已經做出250千瓦的,現在做的模式放在工廠裡面做一個大的,沒有噪音,這是新的發展模式。
世界氫能理事會對於氫能的發展還是有比較好的一種期望,應該說這個裡面主要是對二氧化碳的減排,在座有的同志也知道,為什麼中國要把煤變成氫?不能直接燒煤嗎?因為中國最大的問題就是二氧化碳的排放,我今天早上跟專家討論的時候,如果按照歐巴馬和美國電力學會有一個指標,一個二氧化碳排放237克,目前中國的二氧化碳排放是370克,按照這個標準來,我們中國幾乎80%以上,我不是說百分之百了,電場都要關掉,我們在這個方面還要感謝川普,川普後來提出要廢掉那個的時候,煤炭優先,但是中國搞能源的人都不敢大意二氧化碳的問題。
第三就是我們國家氫能和燃料電池發展的戰略問題,應該說我們國家跟世界上有差距,我們在主要的圓部件技術裝備或者系統方面都跟國外的差距比較大,包括我們用的質子膜的燃料電池,美國現在追求的目標是70度,我們國家平均都是80多度,80多度的問題就是水淹現象太嚴重,所以我們國家可靠性和穩定性的車子應該還要進一步研究。固體氧化物國際正在實行禁運所以很多都是靠我們自主的研發進一步去做,所以國家應該是從政策技術上面對燃料電池和氫能的製備都要進行進一步的支持。
這個裡面要講一下,因為最近兩年我們國內的學術界比國外講得還厲害,又講非氫、藍氫,我們工程院的觀點是首先要做便宜的氫,要形成規模,你不形成規模,不把價格降下來,我們做的這個技術成熟度來講或者成本的問題,我們提出的生物制氫不但是成本高,而且環境汙染比煤一點都不消,另外可再生能源也能制氫,目前應該說成本也是十分高的。我們如果是CCS帶二氧化碳普及的實際上這個問題,還是有的實際上以煤制氫副產品的氫可能是中國發展氫能的一個依靠。
大家從這張圖可以看出來,2050年以後可能是可再生能源制氫,就是現在有一些學者倡導的,但是這個方面是有差距的,跟經濟可行性比較的時候。我們中長期的目標就是儲運的過程裡面,不但是壓力的問題,45兆帕也好,現在還有特別是汽車裡面,氫瓶的發展是比較快的,今後我們可能還要考慮一下,2050年那個就是生率的問題。質子膜的問題今天講了,主要是成本高,關鍵零部件的國產化率還是比較低,我們做質子膜的,大部分都是跟國外做的成本還是比較多,所以以後混合的方式可能是主要的發展方式,而且是商用車的方式。
固體氧化物剛才講了,技術累積比較有限,投入不足,所以可能下一個十四五國家要列入,但是目前為止質子膜跟固體氧化物相比,固體氧化物是屬於支持力度比較小的,但是最近一大批公司,國家能源集團、華能、大唐、國家電網都紛紛進來了。目前國家正在把二氧化碳普及轉化,這個方面中國在做,歐洲也在做,因為以前的二氧化碳CCS普及完了就埋下去,現在希望把它轉化成一氧化碳或氫,變成化工原料。而且目前這個技術的成熟度比我們想像的要走得快,剛才講了丹麥也在進行探索和示範。
交通領域應該說氫能在慢慢走向成熟,因為中國有大批勤勞和聰明的人在做這個事兒的,這個裡面我們以前做質子膜的多,我跟大家講,估計固體氧化物是今後可能在座有的企業要給予關注的,因為它的效率可能要比較高一些。
產業的成熟度就是質子膜目前是5千小時,但是固體氧化物就供1萬個小時,8萬個小時是它的最終目標,因為固體氧化物質量做完了之後好控制一些,這是分為4個階段,2020到2035年我們認為是關鍵技術的突破到性能的提高,性能提高就是衰減,因為我們每次啟動都有衰減的問題,我們要把這個衰減減掉,還有成本降低以及運行的問題。
這個方面就需要有國家的頂層設計,應該說去年工程院開了座談會之後,對中央有關部委都產生了影響。18號國家發改委就已經通知要討論十四五的情況,應該說我們還是可以借鑑一些國外的,估計我們有一些政策或者技術,如果在可能的情況下還是要加強國際交流,比如韓國,關於氫能和燃料電池雖然比我們起步晚,但是現在已經走到前列,這是我們要引起注意的一個模式。
整理:蒙軒