北京2022年冬奧會即將到來，一則新能源應用新聞引人注目：冬奧會期間將在延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)投入700余輛氫燃料大巴車，提供交通服務保障。
這是氫能源日益廣泛應用的一個縮影。近年來，我國氫燃料電池膜電極等核心技術不斷取得突破，氫能源全產業(yè)鏈布局日漸清晰。這股氫能源“旋風”，將給社會帶來哪些改變?發(fā)展?jié)摿τ卸啻?
綠氫成本不斷下降，核心技術屢屢突破
與其他新能源相比，氫能源儲量大、污染小、效率高。氫能源單位質量所蘊含的能量約是石油的3倍、煤炭的4.5倍。氫能應用場景廣泛，氫燃料電池可應用于重載卡車、有軌電車、船舶、無人機、分布式發(fā)電等。
根據制取方式和碳排放量不同，氫能主要分為灰氫、藍氫、綠氫。其中，綠氫是通過光伏發(fā)電、風電等新能源電解水制氫，被稱為“零碳氫氣”。
當前，作為“零碳氫氣”的綠氫正呈現技術逐漸成熟、成本不斷下降、市場持續(xù)發(fā)展的趨勢，國內多家企業(yè)紛紛布局綠氫項目。
11月30日，中國石化宣布我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目正式啟動建設。這是全球在建的最大光伏綠氫生產項目，投產后年產綠氫可達2萬噸。
中國氫能聯盟預計，到2030年，中國氫能市場規(guī)模有望達4300萬噸，其中綠氫的占比將從2019年的1%提高到10%，市場規(guī)模將增長近30倍。
值得注意的是，近年來，我國氫能產業(yè)鏈上裝備國產化進程明顯加快，核心技術不斷突破。
在位于廣州黃埔區(qū)的灣區(qū)氫能孵化中心，一排車身涂成綠色的建筑垃圾運送車正在等待上牌。與傳統(tǒng)燃油驅動車不同，這些車全部都是氫燃料電池驅動，僅需8至15分鐘便可完成充氫，續(xù)航里程超過400公里。
這批車輛由雄川氫能科技(廣州)有限責任公司研發(fā)。雄川氫能是廣州市最早從事氫能產業(yè)的專業(yè)公司之一，目前正在進行催化劑、氣體擴散層、膜電極等關鍵零部件產業(yè)的國產化替代，其運營的灣區(qū)氫能孵化中心聚集了多個氫能產業(yè)鏈上下游企業(yè)和研發(fā)機構。
“氫燃料電池發(fā)動機的原理是高純氫與空氣中的氧氣在催化劑的作用下，發(fā)生電化學反應，生成純凈水的同時產生電，沒有其他任何排放物和污染。”雄川氫能副總經理李榮軍說。
膜電極被稱為燃料電池的“芯片”，決定燃料電池的性能、壽命和成本。鴻基創(chuàng)能科技(廣州)有限公司生產的膜電極已基本滿足產業(yè)化應用需求，并于2019年開始批量化生產并提供給國內外多家客戶，年產銷量已超過100萬片。
多地布局氫能發(fā)展，完整產業(yè)鏈逐步形成
《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書2020》顯示，截至2020年底，占全球GDP總量52%的27個國家中，16個已制定全面的國家氫能戰(zhàn)略。
近年來，我國在多項產業(yè)政策中明確提出要支持氫能產業(yè)發(fā)展。2019年，氫能源首次寫入政府工作報告，明確將推動加氫等設施建設。今年10月發(fā)布的《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，統(tǒng)籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展;推動加氫站建設;加強氫能生產、儲存、應用關鍵技術研發(fā)、示范和規(guī)模化應用。
在“碳中和、碳達峰”背景下，氫能已被全國多個省份列入發(fā)展規(guī)劃，產業(yè)規(guī)劃和布局逐漸加速。
今年8月，北京市經濟和信息化局發(fā)布《北京市氫能產業(yè)發(fā)展實施方案(2021-2025年)》，明確2023年前，培育5至8家具有國際影響力的氫能產業(yè)鏈龍頭企業(yè)，京津冀區(qū)域累計實現產業(yè)鏈產業(yè)規(guī)模突破500億元，減少碳排放100萬噸。
上海規(guī)劃到2023年加氫站接近100座，形成產出規(guī)模約1000億元，以及推廣氫燃料電池汽車接近10000輛;廣東提出開展氫燃料電池汽車規(guī)模化推廣應用，加快推進加氫站規(guī)劃建設，在珠三角核心區(qū)、沿海經濟帶布局建設約300座加氫站。
廣州市黃埔區(qū)發(fā)改局局長楊元師介紹，作為國家新能源綜合利用示范區(qū)的廣州黃埔區(qū)已建成加氫站7座，引進40家左右的氫能上下游企業(yè)和機構入駐，產業(yè)鏈條初步完善。
根據《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書2020》，當前我國氫氣產能約每年4100萬噸，產量約3342萬噸，是世界第一產氫國。中國氫能聯盟預計到2050年，氫能在中國終端能源體系中占比超過10%，產業(yè)鏈年產值達到12萬億元。
截至2020年底，我國建成加氫站128座，氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛。
業(yè)內人士稱，國內氫能產業(yè)逐步形成完整產業(yè)鏈，氫能及燃料電池產業(yè)全國“遍地開花”，在京津冀、長三角、珠三角一些城市實現氫燃料電池汽車小范圍規(guī)模化示范應用。
產業(yè)發(fā)展亟須加強統(tǒng)籌與技術攻關
在氫能前景被普遍看好的情況下，我國在產業(yè)鏈完善、核心技術研發(fā)等方面均取得顯著進展，但氫能產業(yè)發(fā)展仍存制約瓶頸。
業(yè)內人士指出，目前我國的氫能技術儲備不足，應用規(guī)模小，成本高，基礎設施不完善，仍需要依賴補貼才能實現商業(yè)化閉環(huán);地區(qū)間差異十分明顯，大部分地區(qū)并不具備將技術裝備向市場變現的能力和條件，氫能項目一哄而上的現象比較突出。
此外，氫能產業(yè)部分關鍵材料及核心零部件嚴重依賴進口的局面還沒有得到根本改觀。鴻基創(chuàng)能首席技術官葉思宇表示，目前公司批量化生產的膜電極所需的催化劑、質子交換膜、碳紙等尚需進口。
“中國國內并不缺乏對這些核心材料和技術的研究，難點在于如何通過工程驗證轉化為終端產品。”葉思宇說。
受訪企業(yè)和專家認為，氫能產業(yè)的長遠和可持續(xù)發(fā)展需加強頂層設計，推動產業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展，加大力度進行核心技術攻關。
李榮軍表示，發(fā)展氫能產業(yè)需要國家層面統(tǒng)籌協(xié)調，鼓勵制氫資源豐富及財政相對充裕的地方優(yōu)先發(fā)展氫能，做好前期的示范推廣應用，推動國產化替代降低成本和技術迭代。
葉思宇等建議，通過產業(yè)聯盟、創(chuàng)新平臺等形式，組織產業(yè)鏈龍頭企業(yè)與高校、研究所一起聯合攻關，創(chuàng)新應用場景，擴大推廣規(guī)模，加強工程驗證，打通科技成果轉化的“最后一公里”。
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