隨著能源轉(zhuǎn)型的快速推進(jìn)，氫能的戰(zhàn)略價值進(jìn)一步凸顯。
國際氫能委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調(diào)研報告》顯示，到2050年，氫能源需求將是目前的10倍，全球能源需求的18%將來自氫能源。
“如果說中國目前的氫能發(fā)展處于2.0階段，韓國則為2.5，而日本已經(jīng)達(dá)到了3.1。”有專家如此形容氫能的世界形勢。
中國作為世界第一的能源消費(fèi)國，是目前氫能產(chǎn)能最大的國家，也是氫能分布最廣泛的國家。但在技術(shù)上，尤其是在氫能高端的裝備制造、燃料電池的基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域，我國與日本、德國、韓國等還有較大的差距。
盡管聲勢浩大，但氫能作為一種能源產(chǎn)業(yè)來講仍然十分弱小，缺乏國家實(shí)質(zhì)性支持以及相應(yīng)的規(guī)劃。換言之，氫能雖然已經(jīng)呈現(xiàn)出洶涌噴發(fā)之勢，但同時也呈現(xiàn)著美好和坎坷的兩面性。
氫能熱潮倒逼國家戰(zhàn)略
“學(xué)校還在放假，學(xué)生們大都還沒有回來。我年前正好去日本東京理工大學(xué)參加了第四屆氫能研討會，所以也想和你聊一聊國外對氫能發(fā)展的重視。”春節(jié)過后不久，記者在清華大學(xué)見到了清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授，同時也是國際氫能協(xié)會副主席的毛宗強(qiáng)，年過七旬的他看起來依然精力充沛。
毛宗強(qiáng)認(rèn)為：國際上，日本在2017年12月確立了“氫能源基本戰(zhàn)略”，主要目標(biāo)包括到2030年左右實(shí)現(xiàn)氫能源發(fā)電商用化，以削減碳排放并提高能源自給率；2019年1月，韓國總統(tǒng)文在寅在蔚山市政府大樓發(fā)布“氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”，計(jì)劃到2019年底，在國內(nèi)普及4000輛以上氫燃料電池汽車，遠(yuǎn)期在2025年和2040年也做了明確的要求。
而中國國家領(lǐng)導(dǎo)人與氫最為接近的時刻發(fā)生在2018年5月，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在日本首相安倍晉三陪同下參觀了豐田汽車的氫燃料電池車。
近年來，氫能在全各地如雨后春筍般出現(xiàn)。在京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北，有關(guān)氫能的規(guī)劃都在密集發(fā)布，或是氫氣制取，或是氫燃料電池汽車，“氫都”、“氫谷”林立的局面已然形成。
同濟(jì)大學(xué)原汽車學(xué)院院長、中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（下簡稱“中國氫能聯(lián)盟”）專家委員會主任余卓平告訴記者：“現(xiàn)在的問題是沒有國家的整體規(guī)劃。各個地方都結(jié)合自己的資源開始規(guī)劃設(shè)計(jì)，這是一個好事情，但實(shí)際上作為一個能源結(jié)構(gòu)的專業(yè)階段，并不是一個地方的事情，而是國家的事情，現(xiàn)在迫切需要的是國家的總體規(guī)劃。”
2018年2月，國家能源集團(tuán)牽頭，同濟(jì)大學(xué)、中國鋼研、中船重工、國家電網(wǎng)、中國一汽、東方電氣、航天科技、東風(fēng)汽車、寶武鋼鐵、中國中車、三峽集團(tuán)等多家央企和科研機(jī)構(gòu)參與的中國氫能聯(lián)盟成立。國務(wù)院國資委主任肖亞慶，科技部部長萬鋼（時任），工信部部長苗圩，國家能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人等紛紛出席成立大會，規(guī)格不可謂不高。
國家能源集團(tuán)作為上述聯(lián)盟的牽頭方，總經(jīng)理凌文親自掛帥為氫能奔走呼號。毋庸置疑，名噪一時的中國氫能聯(lián)盟的首要任務(wù)就是說服國家將氫能的國家戰(zhàn)略地位坐實(shí)。
余卓平告訴記者，在清潔能源行動計(jì)劃里面，只是對氫能有所提及，但是沒有全面的布局。國家能源局現(xiàn)在已經(jīng)越來越重視氫能，國家將很快做出最終的抉擇。
電動汽車的接棒者？
2017年，科技部部長萬鋼指出：“在未來車用能源中，氫燃料與電力將并存互補(bǔ)，共同支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”
2018年2月，財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，電動汽車補(bǔ)貼退坡力度空前，續(xù)航里程短、能量密度低的踢出補(bǔ)貼隊(duì)伍。但是對于燃料電池汽車，補(bǔ)貼的力度并沒有改變。
事情的發(fā)展大抵如此，氫燃料電池汽車極有可能復(fù)刻電動汽車的崛起之路。
2018年，有關(guān)氫燃料電池汽車“十城千輛”計(jì)劃的聲音越來越多。“十城千輛”，即“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”，2009年提出，通過提供財(cái)政補(bǔ)貼，計(jì)劃用3年左右的時間，每年發(fā)展10個城市，每個城市推出1000輛新能源汽車開展示范運(yùn)行，涉及這些大中城市的公交、出租、公務(wù)、市政、郵政等領(lǐng)域。
此前的“十城千輛”對于電動汽車的推廣起到了重要作用，而在氫燃料電池汽車不斷升溫的背景下，新的“十城千輛”一旦落地，也將加速氫燃料電池汽車的爆發(fā)。
近幾年來，燃料電池技術(shù)取得長足進(jìn)步，特別是日本豐田在2014年推出第一代商用的燃料電池汽車——Mirai之后，本田Clarity、現(xiàn)代Nexo也都是量產(chǎn)版氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車引發(fā)全世界的關(guān)注。
不同于國外，國內(nèi)推動燃料電池汽車的發(fā)展重點(diǎn)在商用車市場并非是乘用車市場。余卓平解釋稱：“以公交車為例，因?yàn)橛泄潭ǖ倪\(yùn)行線路，所以一個加氫站便可以滿足一大批的車輛。但是對于乘用車，由于分散在各個角落，要求更為廣泛的加氫站。因此，初期的氫燃料電池汽車基本上以商用車為主。”
河北省張家口市是全國擁有氫燃料電池公交車數(shù)量最多的城市，數(shù)量達(dá)到74輛。而在2019年，張家口市還計(jì)劃新增170輛氫燃料電池公交車，到2020年該市將投入使用的氫燃料電池公交車、物流車、出租車預(yù)計(jì)達(dá)到1800輛。
燃料電池是氫燃料電池汽車的心臟，主要由電堆部分和輔助動力系統(tǒng)部分兩塊組成，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)從較為容易的輔助動力系統(tǒng)部分入手，逐漸積累電堆技術(shù)的積累。
作為張家口市所有氫燃料電池公交車動力系統(tǒng)的提供商，北京億華通科技股份有限公司自2004年以來即專注于燃料電池發(fā)動機(jī)的研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)出全新自主40千瓦、80千瓦的國產(chǎn)燃料電池發(fā)動機(jī)。億華通將自己的發(fā)展模式稱之為“剝洋蔥”，從最外層的整車制造，向內(nèi)部的輔助動力系統(tǒng)，電堆，雙極板的核心由易入難，一步步深入核心領(lǐng)域。
國家隊(duì)快速入場
與風(fēng)電、光伏不同，氫能在最開始的階段雖然也吸引了數(shù)以千計(jì)的民企入場，圍繞氫燃料電池汽車的方方面面尋找機(jī)會，但是最引人注目的則是能源央企和國企的迅速入場。
除了上述國家能源集團(tuán)，兗礦集團(tuán)也發(fā)起成立了山東氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，山西同煤集團(tuán)也拋出了5000噸/年煤制氫項(xiàng)目。
2017年10月，國家電投研究院與遼寧省朝陽市人民政府簽約共建氫能源產(chǎn)業(yè)基地，項(xiàng)目一期總投資11.3億元，其中便包括風(fēng)電制氫應(yīng)用示范及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目；2018年3月，三峽集團(tuán)子公司三峽資本公司與美國普頓公司在濰坊高新區(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)簽署氫能產(chǎn)業(yè)合作協(xié)議，就制氫、儲氫和加氫先進(jìn)裝備的研發(fā)和生產(chǎn)達(dá)成一致意見。
伴隨著氫能發(fā)展持續(xù)發(fā)酵，這樣的消息屢見不鮮。
資料顯示，目前國內(nèi)氫氣主要有四個來源，即煤氣化制氫約1000萬噸，天然氣制氫300萬噸以上，石油制氫300萬噸，工業(yè)副產(chǎn)氫約800萬噸，電解水制氫100萬噸。
從目前的氫氣獲取來看，大型能源國企的進(jìn)入是必然的。而作為氫能發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，尤其是加氫站，國家隊(duì)也已開始入場。
國家能源集團(tuán)在成立氫能聯(lián)盟之時，便已將目光放到了氫能利用的各個環(huán)節(jié)，這其中就包括加氫站。2018年11月，神華如皋加氫站建成投產(chǎn)，該加氫站計(jì)劃安裝兩臺氫氣壓縮機(jī)，日加氫能力達(dá)到1000公斤。
而為了降低用地成本，油氫共建成為建設(shè)加氫站的重要形式，“三桶油”之一的中石化也已經(jīng)越來越多地參與進(jìn)來。
以國內(nèi)首個實(shí)施加氫加油合建站改造的加油站——廣東佛山西樵樟坑（青龍）加油站為例。一位知情人士告訴記者：“加油加氫站從2018年2月便開始策劃，做前期的技術(shù)調(diào)研和站點(diǎn)確定，現(xiàn)在設(shè)備選型初步方案已經(jīng)確定，進(jìn)入報建階段。”
截至目前，中石化已經(jīng)完成近10個油氫混建站的選址工作，除了上述廣東地區(qū)的項(xiàng)目之外，中石化在京津冀地區(qū)對于加氫站也有越來越多的部署。
“一窩蜂”造車之外的視角
目前，國內(nèi)氫能發(fā)展的所有注意力幾乎都集中在汽車方面。但是，如果把氫能作為一種能源，從更大的角度來看，或許能夠更全面的發(fā)掘氫能的價值和潛力。
在國內(nèi)，以可再生能源為主的能源轉(zhuǎn)型已初具規(guī)模，但是由于以風(fēng)、光為主的可再生能源自身穩(wěn)定性差，其大規(guī)模利用面臨巨大挑戰(zhàn)。針對這一問題，氫能作為一種高效的媒介，可以將可再生能源的電變得可儲存，從而促進(jìn)大規(guī)?？稍偕茉吹恼虾拖{。
從氫能優(yōu)良的存儲性能的角度來看，氫能還是長期性的零碳季節(jié)性儲能的最佳整體解決方案。雖然蓄電池、超級電容以及壓縮空氣儲能也有助于實(shí)現(xiàn)電量平衡，但它們?nèi)狈鉀Q季節(jié)性不平衡所需的蓄電容量和蓄能周期。
相比通過長距離電力傳輸會造成能量的損失，通過管道運(yùn)輸氫氣幾乎可以達(dá)到100%的效率。這種優(yōu)勢使氫能在大規(guī)模和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸可再生能源時非常具有經(jīng)濟(jì)競爭力。
余卓平告訴記者：在氫氣儲運(yùn)方面，目前氣態(tài)運(yùn)輸在技術(shù)上相對較為成熟。短距離的氣態(tài)儲運(yùn)一公斤氫氣在150公里的范圍內(nèi)運(yùn)輸?shù)某杀韭愿哂?元，這個成本在整個氫氣鏈條中占比大概10%，這是可以接受的。而對于氫氣的長途運(yùn)輸，如果大規(guī)模執(zhí)行，不可避免地要談到氫氣的輸送管道問題。從初步的測算來看，氫氣管道運(yùn)輸整個的成本在2.5元左右，總地來講也是可控的。未來加強(qiáng)對氫氣液態(tài)運(yùn)輸方面的研究和開發(fā)也是非常重要的。
最為典型的日本，其實(shí)現(xiàn)自身氫能戰(zhàn)略的方向便是從海外獲取氫氣資源，為了降低運(yùn)輸成本，也在千方百計(jì)的發(fā)展儲氫技術(shù)，比如零下253度的超低溫將氫氣冷卻液化運(yùn)輸，利用基于甲苯與甲基環(huán)己烷可逆反應(yīng)，以及氨、甲烷等能源載體的儲氫技術(shù)。
同樣是二氧化碳排放重要領(lǐng)域，工業(yè)過程中大量消耗天然氣、煤炭和石油等化石能源，產(chǎn)生了全球20%的二氧化碳排放，未來隨著技術(shù)進(jìn)步，成本下降，氫能對于工業(yè)領(lǐng)域的脫碳同樣可以發(fā)揮重要作用。
事實(shí)上，日本除了聞名于世的豐田Mirai氫燃料電池汽車，還有氫燃料電池的家用熱電聯(lián)供（ENE-FARM）計(jì)劃，也就是說在提供電能的同時也提供熱能，滿足電力需求的同時將發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱能加以利用向用戶供熱。
在政府補(bǔ)貼的大力支持下，日本從2009年開始推廣家用氫燃料電池系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用，2017年，日本共安裝了約25萬套，成本進(jìn)一步下降。
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