2020年，隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，氫能因具有清潔高效、可儲(chǔ)能、可運(yùn)輸、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)，成為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中的重要能源載體。
目前，全球氫氣的年產(chǎn)量約為7000萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模千億美元，其中亞洲是最大市場(chǎng)，氫氣產(chǎn)量占比為48%，美洲為22%，歐洲為18%。根據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)2020》顯示，我國(guó)氫氣產(chǎn)能約每年4100萬(wàn)噸，產(chǎn)量約3342萬(wàn)噸，已位居世界第一。
中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)會(huì)長(zhǎng)魏鎖曾表示，氫能產(chǎn)業(yè)需要充分發(fā)揮我國(guó)規(guī)?；袌?chǎng)優(yōu)勢(shì)和內(nèi)需潛力，通過(guò)政策引導(dǎo)，快速形成市場(chǎng)規(guī)模，加快產(chǎn)業(yè)鏈布局和科技研發(fā)，形成強(qiáng)大的技術(shù)支撐體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
作為離消費(fèi)端最近，且最具規(guī)模效應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，氫能汽車(chē)及氫燃料電池正成為當(dāng)下我國(guó)打開(kāi)氫能應(yīng)用市場(chǎng)的一個(gè)切入點(diǎn)。
一半火焰，一半海水
一直以來(lái)，工業(yè)、建筑和移動(dòng)交通是全球公認(rèn)的三大碳排放源頭。我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳排放總量已占全國(guó)碳排放總量的10%，因此發(fā)展新能源汽車(chē)一直是我國(guó)交通領(lǐng)域“脫碳”的重要途徑。
在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，一方面，氫作為單位質(zhì)量高能量密度燃料，其所能提供的能量是石油的3倍、煤炭的4.5倍，且燃燒后只排放水，被業(yè)界寄予厚望；另一方面，近幾年，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程似乎已經(jīng)觸達(dá)了天花板，續(xù)航瓶頸問(wèn)題一直無(wú)法突破。
延長(zhǎng)續(xù)航里程意味著電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池組要更大、更重以及更貴，而氫燃料電池的續(xù)航里程一般都是400千米起步，和傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的行駛里程非常接近，并且加氫屬于物理過(guò)程，全程只需幾分鐘。不久前，豐田中國(guó)宣布，豐田在電動(dòng)化技術(shù)方面再次取得重大突破，其氫燃料電池車(chē)豐田Mirai一次加氫行駛了1000千米以上，其續(xù)航能力打破了此前由現(xiàn)代氫燃料車(chē)Nexo創(chuàng)造的778千米的世界紀(jì)錄。
人們對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的想象已經(jīng)足夠豐富且多數(shù)已經(jīng)落地，而氫燃料電池車(chē)的未來(lái)還充滿(mǎn)著無(wú)限可能。無(wú)論是從續(xù)航里程、充電速度，還是減排效果，氫燃料電池車(chē)似乎都更勝一籌，也因此，氫燃料電池車(chē)市場(chǎng)入局者眾多。
今年1月，現(xiàn)代汽車(chē)在廣州市成立了現(xiàn)代汽車(chē)氫燃料電池系統(tǒng)（廣州）有限公司，成為首家在華建立氫燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)基地的全球汽車(chē)廠(chǎng)商。隨后，長(zhǎng)城汽車(chē)在3月舉辦了氫能戰(zhàn)略全球發(fā)布會(huì)，系統(tǒng)地發(fā)布了有關(guān)氫能研發(fā)利用的戰(zhàn)略目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)路徑和重要核心技術(shù)方向，并預(yù)計(jì)在年內(nèi)推出全球首款C級(jí)氫燃料電池SUV。
在今年第十九屆上海國(guó)際車(chē)展上，不少車(chē)企也發(fā)布了關(guān)于氫能汽車(chē)的研發(fā)成果及未來(lái)暢想：上汽展出了旗下全球首款燃料電池MPV——上汽大通MAXUS EUNIQ 7，目前已量產(chǎn)上市；東風(fēng)汽車(chē)展出了其研發(fā)的東風(fēng)燃料電池系統(tǒng)——東風(fēng)氫元，該電池系統(tǒng)體積小、輕量化，氫氣利用率達(dá)到95%，整體效率高出行業(yè)5%～10%；紅旗展出了其氫能發(fā)動(dòng)機(jī)和氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為140千瓦（約為190馬力）。
似乎所有的車(chē)企都在“氫”其所能，“氫”裝上陣，然而，業(yè)界對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的熱情卻沒(méi)能換來(lái)亮眼的成績(jī)單。
根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)，2020年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別為136.6萬(wàn)輛和136.7萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)7.5%和10.9%。其中，純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成110.5萬(wàn)輛和111.5萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)5.4%和11.6%，而燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)均僅完成0.1萬(wàn)輛，同比分別下降57.5%和56.8%。
與電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)起步的氫燃料電池車(chē)，落后了不只一點(diǎn)，前景無(wú)限的氫燃料電池車(chē)產(chǎn)業(yè)為何雷聲大、雨點(diǎn)??？
國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院氫能研發(fā)負(fù)責(zé)人何廣利表示：“氫燃料電池車(chē)的產(chǎn)業(yè)鏈較為復(fù)雜，尤其是上游產(chǎn)業(yè)鏈，拋開(kāi)制氫不說(shuō)，單是氫氣的儲(chǔ)運(yùn)和加氫這兩個(gè)環(huán)節(jié)就存在投入大、落地難的問(wèn)題。”
有車(chē)，沒(méi)氣，是目前氫燃料電池車(chē)市場(chǎng)發(fā)展的困境之一。
氫能基礎(chǔ)設(shè)施，先有雞還是先有蛋？
當(dāng)下，電網(wǎng)布局已深入城市的各個(gè)角落，只要有充電樁，電動(dòng)汽車(chē)就有動(dòng)力來(lái)源。但與電動(dòng)汽車(chē)的充電不同，氫燃料電池車(chē)的動(dòng)力源來(lái)自氫氣，雖然和電同屬二次能源，但是氫氣無(wú)法做到隨地可用，和油氣類(lèi)似，氫氣需要從制氫源頭運(yùn)出，然后送到固定的站點(diǎn)。
先來(lái)看氫氣的儲(chǔ)運(yùn)。目前，我國(guó)主要通過(guò)長(zhǎng)管拖車(chē)和管道來(lái)進(jìn)行高壓氣態(tài)氫氣的運(yùn)輸。其中高壓長(zhǎng)管拖車(chē)是氫氣近距離輸運(yùn)的重要方式，技術(shù)較為成熟，單車(chē)運(yùn)氫可達(dá)300千克。管道運(yùn)輸是未來(lái)氫氣大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹匾绞?，其?yōu)勢(shì)是輸氫量大、能耗小、成本低，劣勢(shì)是管道建造的一次性投資較大。從公開(kāi)資料來(lái)看，目前在運(yùn)的濟(jì)源—洛陽(yáng)氫氣管道長(zhǎng)25千米，建造費(fèi)用達(dá)1.46億元，平均到單位長(zhǎng)度的建造費(fèi)用高達(dá)584萬(wàn)元/千米。
那有沒(méi)有可能用已經(jīng)建成的天然氣管道來(lái)運(yùn)輸氫氣，以降低投建成本？
何廣利表示，目前我國(guó)還沒(méi)有將氫氣和天然氣混合運(yùn)輸，后端分離使用的先例，這不僅涉及從天然氣中提取氫氣的技術(shù)問(wèn)題，還涉及結(jié)算體系問(wèn)題。
“目前，天然氣的銷(xiāo)售方式是按體積來(lái)賣(mài)，以立方米為基礎(chǔ)單位，但是氫氣是按質(zhì)量進(jìn)行銷(xiāo)售，以千克為單位。同等體積的氫氣產(chǎn)生的熱值是天然氣的1/4～1/3，但是同等質(zhì)量的氫氣產(chǎn)生的熱值卻是天然氣的3～4倍，所以用哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)定價(jià)，目前還沒(méi)有定論?！?
何廣利還指出，對(duì)于氫氣在天然氣運(yùn)輸管道里對(duì)管道材料和焊接材料是否會(huì)發(fā)生氫脆和氫腐蝕反應(yīng)的問(wèn)題，目前我國(guó)在此方面相關(guān)研究成果較少，同時(shí)又與管道壓力、氫氣和天然氣組成、管道材料等等相關(guān)，貿(mào)然混用天然氣輸氣管道存在一定風(fēng)險(xiǎn)。
截至目前，我國(guó)的氫氣管道僅有約100千米，而上述存在的種種運(yùn)輸問(wèn)題也直接導(dǎo)致了加氫站和氫燃料電池車(chē)只能在區(qū)域推廣，無(wú)法做到全國(guó)鋪開(kāi)。
此外，在加氫站的投建審批環(huán)節(jié)，何廣利表示，目前國(guó)家層面尚無(wú)明確的主管部門(mén)和審批流程，這也在一定程度上影響了加氫站的建設(shè)步伐。
“目前在一些燃料電池車(chē)輛推廣較好的地區(qū)，車(chē)企、車(chē)輛運(yùn)營(yíng)企業(yè)和加氫站投建方達(dá)成一致，形成閉環(huán)運(yùn)營(yíng)模式，其他地區(qū)，尚處于觀望狀態(tài)。消費(fèi)者不敢買(mǎi)，因?yàn)榕聼o(wú)處加氫；車(chē)企不敢大批量生產(chǎn)，因?yàn)榕聸](méi)人買(mǎi)；而動(dòng)輒千萬(wàn)的加氫站投建方就更是不敢隨意投建了。這似乎遇到了‘先有蛋還是先有雞’的問(wèn)題。不過(guò)，未來(lái)如果想大力推廣氫能的使用，還是應(yīng)該先保障氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，因?yàn)橹挥屑託湔镜臄?shù)量上來(lái)了，車(chē)企和消費(fèi)者才有定心丸。”
《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)2020》顯示，截至2020年年底，全球加氫站約為544座，我國(guó)建成加氫站128座，氫燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)保有量達(dá)7000多輛。預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)加氫站數(shù)量將達(dá)到10000座以上。
不僅僅是汽車(chē)
當(dāng)前，全球氫氣使用量約為1.15 億噸，其中約61%用于煉油和生產(chǎn)化肥，39%用于生產(chǎn)甲醇和其他化學(xué)品以及燃料等。我國(guó)年產(chǎn)氫氣3000多萬(wàn)噸，而應(yīng)用到交通領(lǐng)域的氫氣僅占千分之一。
國(guó)際能源署（IEA）曾將能源的應(yīng)用方向分為三個(gè)，分別是提供熱能、電能以及用作燃料，目前除石油外，只有氫氣可以滿(mǎn)足當(dāng)前人類(lèi)社會(huì)對(duì)能源應(yīng)用方向的全部需求。所以，除了交通領(lǐng)域，氫能在工業(yè)、建筑、分布式儲(chǔ)能以及供熱等領(lǐng)域也可以有所作為。
而嘗試也正在進(jìn)行。
不久前，科技部與山東省共同簽署了“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程。據(jù)了解，“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程將通過(guò)純氫管道輸送的方式，將氫能應(yīng)用拓展到除移動(dòng)交通之外的多個(gè)領(lǐng)域，例如社區(qū)樓宇、港口、高速公路等眾多場(chǎng)景。
不過(guò)，上述場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)，以及未來(lái)如何從“示范”走到“普及”的前提，關(guān)鍵還是氫能技術(shù)的突破以及政策的扶持。
多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，雖然目前氫能已經(jīng)被列入“十四五”規(guī)劃，但氫能的專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃到現(xiàn)在還沒(méi)有發(fā)布。
縱觀我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，政策扶持顯得尤為重要，從探索到糾偏，只有在政策扶持下，產(chǎn)業(yè)才能進(jìn)入規(guī)?；?，從而降低成本，開(kāi)拓市場(chǎng)，提升商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
