11月22日，由《財(cái)經(jīng)》雜志、財(cái)經(jīng)網(wǎng)、《財(cái)經(jīng)智庫(kù)》聯(lián)合主辦的“《財(cái)經(jīng)》年會(huì)2024：預(yù)測(cè)與戰(zhàn)略”在北京舉行。中國(guó)工程院院士、國(guó)家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專家委員會(huì)主任委員、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)副主席、國(guó)機(jī)集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師陳學(xué)東在會(huì)上表示，發(fā)展氫能機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，必須兼顧技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和對(duì)碳減排的貢獻(xiàn)。“在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)制造維護(hù)條件下純氫儲(chǔ)運(yùn)裝備的安全是可以保證的，關(guān)鍵是怎么進(jìn)一步降低成本，提升經(jīng)濟(jì)性。”
中國(guó)工程院院士陳學(xué)東
陳學(xué)東指出，電與氫都是二次能源，電能輸送方便但不易儲(chǔ)存、氫能儲(chǔ)存方便但輸送成本高。氫能是未來(lái)能源體系重要組成部分，將推動(dòng)構(gòu)建氫-電互補(bǔ)的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系，氫和電互補(bǔ)是國(guó)際上的發(fā)展趨勢(shì)。保守估計(jì)，到2050年氫能在我國(guó)終端能源消費(fèi)體系占比約10%、到2060年占比約15%，氫能產(chǎn)業(yè)未來(lái)可期。發(fā)展氫能機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)制造與維護(hù)技術(shù)條件下，純氫儲(chǔ)能裝備的服役安全是可以保障的，關(guān)鍵是在于進(jìn)一步降低成本、提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
以下為部分發(fā)言實(shí)錄：
陳學(xué)東：尊敬的各位企業(yè)家，各位專家，各位同行，大家下午好。很高興參加《財(cái)經(jīng)》論壇。剛才各位專家講的是高屋建瓴的宏觀產(chǎn)業(yè)政策和突圍、挑戰(zhàn)，我講的是具體的氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備的技術(shù)進(jìn)展。隨著新能源的日新月異，現(xiàn)在大家很重視氫能源，對(duì)氫能源有不少的困惑：氫能到底安全不安全?氫能的價(jià)格能不能降下來(lái)?氫能到底扮演什么角色?我結(jié)合PPT給大家說(shuō)一說(shuō)。
第一部分，為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和全球氣候變暖，全世界都在探索控制碳排放，尋求能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。我們國(guó)家習(xí)近平總書(shū)記也很重視，總書(shū)記提出“綠水青山就是金山銀山”。二十大報(bào)告中，專門(mén)談到了能源轉(zhuǎn)型，談到了減污，談到了生物多樣性和積極穩(wěn)妥實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。能源利用的減污降碳工作也是我們國(guó)家的重大戰(zhàn)略之一。
氫能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要解決方案，是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)。為什么呢?因?yàn)闅洳还苁峭ㄟ^(guò)內(nèi)燃機(jī)做功，還是在燃料電池工作中，它跟氧氣反應(yīng)只生成水，沒(méi)有二氧化碳，是碳達(dá)峰、碳減排的重要工具。但氫不是一次能源，是二次能源，產(chǎn)生氫氣的過(guò)程中如果減碳工作做的不好，后面氫雖然沒(méi)有最終的碳排放，但產(chǎn)生氫的過(guò)程中如果碳排放量很大也是不能達(dá)到減碳目的的。
全世界把氫能作為未來(lái)的減碳產(chǎn)業(yè)。美國(guó)、日韓、歐盟早在上世紀(jì)初便開(kāi)始布局氫能產(chǎn)業(yè)，他們的氫能乘用車、商用車已經(jīng)在本世紀(jì)初商業(yè)化，前提就是燃料電池技術(shù)取得了突破。現(xiàn)在美國(guó)和日本這些發(fā)達(dá)國(guó)家建立了很多這樣的路線圖，大致上是2028年左右把氫用到輪船上，2035年用在飛機(jī)上，現(xiàn)在波音和空客都在做以氫為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。
最近幾年，氫能在中國(guó)也很熱，在政策驅(qū)動(dòng)和各界共同努力下我們國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快。在長(zhǎng)三角、粵港澳和環(huán)渤海等區(qū)域已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)集群，燃料電池商用車已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行示范應(yīng)用和推廣，在叉車、卡車、客車領(lǐng)域有應(yīng)用。近幾年，我們正準(zhǔn)備在內(nèi)河船舶、調(diào)峰和應(yīng)急電源、氫煉鋼、氫冶金、煉化等等方面更廣泛地應(yīng)用。2020年以來(lái)，國(guó)務(wù)院辦公廳、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委等多部門(mén)關(guān)于氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)了很多重要文件，要求形成多元的應(yīng)用生態(tài)，開(kāi)展氫能應(yīng)用方面的基礎(chǔ)研究以實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)攻關(guān)，支撐產(chǎn)業(yè)平臺(tái)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注和終端利用各個(gè)環(huán)節(jié)。制氫過(guò)程一般是兩個(gè)途徑，一是化石能源直接制氫，還有通過(guò)電解水制氫，兩個(gè)過(guò)程本身技術(shù)上都沒(méi)有什么難度，還是比較成熟的。而中下游的儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、用氫過(guò)程中還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。關(guān)鍵在于中間儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)和用氫環(huán)節(jié)是否能確保氫的安全和經(jīng)濟(jì)性。
低碳、廉價(jià)、高純氫是發(fā)展氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的前提。我這里列了一些指標(biāo)，現(xiàn)在全球氫氣產(chǎn)業(yè)量是9813萬(wàn)噸，跟碳捕集利用與封存技術(shù)相關(guān)的制氫還是比較多的，中國(guó)目前還是以化石能源制氫(煤制氫)為主，我們真正用可再生能源產(chǎn)生的電制氫——稱之為“綠氫”，占1%左右，氫能對(duì)碳減排的作用有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
在儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域，氫能的安全、高效儲(chǔ)運(yùn)是產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵。目前常溫高壓氣態(tài)氫是氫儲(chǔ)運(yùn)的主流技術(shù)路線，此外還有深冷常壓或低壓液態(tài)氫、深冷-高壓超臨界氫及帶壓固態(tài)儲(chǔ)氫等路線，這幾種方式在并行推進(jìn)。不同儲(chǔ)運(yùn)方式所用的壓力容器、氣瓶、管道、壓縮機(jī)、泵、閥門(mén)等機(jī)械裝備統(tǒng)稱氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備。這些裝備與氫氣儲(chǔ)運(yùn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大關(guān)系。
這里列了不同壓力容器結(jié)構(gòu)型式，還有充裝氫氣的氣瓶，其中氣瓶分成4類，I型氣瓶就是全金屬做的，II型是金屬內(nèi)膽纖維環(huán)纏繞，III型是金屬內(nèi)膽纖維全纏繞，IV型是塑料內(nèi)膽纖維全纏繞，同樣儲(chǔ)氫容量條件下IV型瓶最輕。不管用何種儲(chǔ)運(yùn)方式，氫氣儲(chǔ)運(yùn)裝備一旦失效有可能引起泄漏甚至爆炸，這里列舉了美國(guó)、挪威、韓國(guó)、奧地利、包括中國(guó)的儲(chǔ)氫裝置發(fā)生火災(zāi)和爆炸的情況。但是氫氣的特點(diǎn)是在開(kāi)放環(huán)境中不易爆炸，只有在密閉空間中泄漏達(dá)到爆炸極限并且遇上氧氣或者空氣，才有可能爆炸。因此在密閉空間內(nèi)需要裝上氫泄漏監(jiān)測(cè)裝置，不斷排除泄漏的氫氣就沒(méi)有問(wèn)題。
加氫站，是氫能及燃料電池汽車推廣應(yīng)用的重要基礎(chǔ)設(shè)施。截至2023年6月，全球建成1089座加氫站，其中30%為液氫站，高壓加氫站以70兆帕為主;我們國(guó)家加氫站有358座，是以35兆帕為主，現(xiàn)在70兆帕的只有28座，液氫示范站只有1座，跟國(guó)外還是有差距的，不過(guò)這幾年增長(zhǎng)情況很好。其實(shí)加氫站很簡(jiǎn)單，不管氣氫來(lái)源還是液氫來(lái)源，到加氫站以后通過(guò)壓縮機(jī)增壓，往儲(chǔ)氫容器加注，45兆帕往35兆帕容器加注，如果70兆帕儲(chǔ)氫容器要90兆帕壓力加注。用氫過(guò)程中，我們的應(yīng)用場(chǎng)景將來(lái)在交通、儲(chǔ)能、工業(yè)、建筑多元化領(lǐng)域都在推進(jìn)。首先是在交通工具的應(yīng)用，目前全球氫能源汽車7.9萬(wàn)輛，我們國(guó)家有1.4萬(wàn)輛，主要是客車、卡車和叉車，小型乘用車沒(méi)有普及，正在試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程當(dāng)中。國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)展大功率氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，用氫氣直接驅(qū)動(dòng)鐵路的機(jī)車、輪船和飛機(jī)的應(yīng)用，這是未來(lái)可期的。
氫能在儲(chǔ)能和發(fā)電領(lǐng)域也會(huì)有很重要的作用，因?yàn)榧词故强稍偕茉?，發(fā)電以后不用馬上就浪費(fèi)了，一定要儲(chǔ)存起來(lái)?，F(xiàn)在儲(chǔ)能的方式很多，有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能，但是氫氣是重要的儲(chǔ)能方式，氫氣的儲(chǔ)能效率還是比較高的。因?yàn)殡姾蜌涠际嵌文茉?，電是易于輸送不易?chǔ)存，氫是易于儲(chǔ)存不易輸送。我們建議氫電互補(bǔ)，中國(guó)在西北地區(qū)建立了很多光伏發(fā)電+氫儲(chǔ)能的示范項(xiàng)目，光伏發(fā)電、電解水并儲(chǔ)存氫氣，用于可再生能源的消納和電網(wǎng)調(diào)峰，在氫能冶金和煉化方面進(jìn)行示范應(yīng)用，黃慶學(xué)院士團(tuán)隊(duì)正在研究將來(lái)煉鋼和煉鐵都用氫還原，國(guó)外也有這樣的技術(shù)在應(yīng)用了。
剛才有專家也講了氫作為燃料在城市建筑、供電、供氣的應(yīng)用，直接將氫氣作為燃料，如果氫氣來(lái)源是綠色的就沒(méi)有碳排放，這方面工作在燃料電池冷熱聯(lián)供也發(fā)揮了重要作用。這里講的用途，氫能到底能不能很經(jīng)濟(jì)、高效、安全地推廣應(yīng)用?氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備至關(guān)重要。
下面把氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備國(guó)內(nèi)外情況報(bào)告一下。第一，氫能裝備既然有危險(xiǎn)性，就要了解失效模式和損傷機(jī)理，這個(gè)我們是掌握的。氫在高溫高壓、常溫低壓、常溫高壓下都有不同的失效模式。金屬材料在氫的環(huán)境下有可能引起材料脆化，導(dǎo)致韌性降低發(fā)生破壞。在常溫中低壓下氫氣分子很難變成氫原子，只有原子氫才能進(jìn)入金屬內(nèi)部，常溫下氫脆問(wèn)題不是很明顯，但是交變載荷下疲勞問(wèn)題是存在的。我們?cè)诠﹥?chǔ)氫裝備上使用了很多非金屬材料，比如塑料內(nèi)膽和橡膠密封圈，如果在高壓氫環(huán)境下長(zhǎng)期使用，塑料內(nèi)膽可能會(huì)產(chǎn)生氫滲透、氫老化問(wèn)題，橡膠密封圈可能會(huì)產(chǎn)生吸氫膨脹、開(kāi)裂問(wèn)題，只是35兆帕以上這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)較大。也有可能因?yàn)槔匣仍?，碳纖維與樹(shù)脂基體出現(xiàn)分層的現(xiàn)象。塑料內(nèi)膽剛度不足，有可能出現(xiàn)屈曲變形的情況。這些情況都已經(jīng)基本掌握了，已經(jīng)采取了有效措施加以避免，大家不用過(guò)分擔(dān)心。
第二講一下高壓氣氫儲(chǔ)運(yùn)裝備在設(shè)計(jì)制造中有什么問(wèn)題。加氫站有很多儲(chǔ)氫容器，美國(guó)、歐洲、中國(guó)國(guó)內(nèi)都做了一大批這樣的金屬壓力容器和非金屬壓力容器，一般不超過(guò)100兆帕，因?yàn)槌^(guò)100兆帕叫做超高壓容器，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一樣，成本更高。氫氣容量跟壓力和體積有關(guān)，現(xiàn)在做到99兆帕一般一立方米左右，50兆帕是七八立方米。我們團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里面做試驗(yàn)用容器，我們做到140兆帕1.35立方米。這方面有很多企業(yè)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，沒(méi)有技術(shù)難題，就是經(jīng)濟(jì)性比較。還有復(fù)合材料容器，國(guó)外做到103.5兆帕的IV型瓶組，國(guó)內(nèi)也做出了87.5兆帕III型瓶組并示范應(yīng)用。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫壓力容器本身沒(méi)有什么大的技術(shù)難題，就是經(jīng)濟(jì)性比較的問(wèn)題。
氫氣加注需要壓縮機(jī)。氫氣壓縮機(jī)一般有三種型式：隔膜式、液驅(qū)式、離子液體式。國(guó)內(nèi)45兆帕以下隔膜式壓縮機(jī)沒(méi)有太大問(wèn)題，但90兆帕以上的壓縮機(jī)正在研制過(guò)程中，正在進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。
氫使用過(guò)程中需要管件和閥門(mén)，35兆帕以下國(guó)內(nèi)可以做出來(lái)，70兆帕還不行。
氫氣道路運(yùn)輸需要長(zhǎng)管拖車或者管束集裝箱。歐美的壓力是50兆帕，一車可以裝一噸重的氫氣，采用塑料內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶，單瓶?jī)?chǔ)氫密度達(dá)到5.1wt%。我們國(guó)家只有純金屬或者金屬內(nèi)膽碳纖維纏繞氣瓶，我們最多只能做到20兆帕，一車最多裝0.6噸，單瓶?jī)?chǔ)氫密度是2.3wt%。我們團(tuán)隊(duì)最近已經(jīng)研制出了大容量塑料內(nèi)膽，但是整個(gè)長(zhǎng)管拖車的產(chǎn)品還在試制過(guò)程中，預(yù)計(jì)明年年底投放市場(chǎng)，也是到52兆帕，總儲(chǔ)量1噸左右。
管道輸氫有兩種方式，一種純氫，一種是天然氣管道摻氫。中石化、中石油都有類似的石化純氫管道。中石化從內(nèi)蒙古到北京的燕山擬建設(shè)一條400公里的純氫輸送管道，壓力不超過(guò)10兆帕，溫度是常溫，不構(gòu)成氫脆的問(wèn)題。摻氫的管道，往天然氣加15%到30%的氫氣，相當(dāng)于碳減排，在終端如把氫分離出來(lái)用于燃料電池，還是要耗能的。天然氣摻15%~30%的氫安全性沒(méi)有問(wèn)題，還是經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。因?yàn)闅錃鉄嶂?000大卡/立方，天然氣熱值12000大卡/立方，從單位時(shí)間輸送熱值看，經(jīng)濟(jì)上不合算。但是假如在一些煉油廠或煤化工廠，有多余的氫氣本來(lái)想往大氣排放的，這部分的氫氣搜集起來(lái)，加入到天然氣管網(wǎng)中是合算的。
氫氣放到車上使用得有氣瓶承載。國(guó)內(nèi)有小型的儲(chǔ)氫氣瓶，像油箱一樣。我國(guó)過(guò)去一般是35兆帕III型瓶，近來(lái)也研發(fā)出了70兆帕III型瓶，現(xiàn)在要做70兆帕的IV型瓶。國(guó)外是70兆帕的IV型瓶，儲(chǔ)氫密度在7.7wt%，配備70兆帕的瓶口閥。我們與中材科技正在研發(fā)70兆帕的IV型瓶，樣機(jī)已經(jīng)做出來(lái)了，各項(xiàng)試驗(yàn)符合要求，應(yīng)該今年年底就可以投放市場(chǎng)。
氫能源使用的氣瓶等零部件都是要經(jīng)過(guò)500次的實(shí)際工況氫氣循環(huán)試驗(yàn)，現(xiàn)在中國(guó)建立了這樣的試驗(yàn)裝置，140兆帕，可以完全滿足聯(lián)合國(guó)GTR13的測(cè)試要求，日本豐田和法國(guó)彼歐在中國(guó)國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品也委托我們做試驗(yàn)。
氫燃料電池電堆運(yùn)行需要一定壓力的空氣。目前空氣壓縮機(jī)3到4個(gè)大氣壓完全可以做，但是我們比國(guó)外產(chǎn)品噪聲大，我們現(xiàn)在在降低空壓機(jī)的噪聲方面取得顯著成效。電堆出口未反應(yīng)氫氣回收用的氫氣循環(huán)泵目前不能做，依賴于進(jìn)口，這個(gè)研制工作正在進(jìn)行中。
液氫過(guò)去主要用于航天領(lǐng)域，沒(méi)有商業(yè)化。液氫最大的問(wèn)題是大規(guī)模低能耗氫液化工藝，降低能耗是十分重要的。美國(guó)現(xiàn)在可以做到的氫液化工藝是每天10到18噸，我們只能做到每天2.5噸。大規(guī)模的氫液化工藝、包括膨脹機(jī)和冷箱等裝備對(duì)于我們還是有難度，沒(méi)有完全解決。中科富海和國(guó)富氫能正在研發(fā)8.5噸/天氫液化裝置，也希望有所突破。
儲(chǔ)存液氫的儲(chǔ)罐，類似水瓶膽雙層結(jié)構(gòu)，有內(nèi)桶和外桶，中間抽真空，里面是負(fù)253度液氫，外面是常溫，一旦絕熱失效就會(huì)很危險(xiǎn)。美國(guó)做到了3500、4700立方米的儲(chǔ)罐。我們以往負(fù)163度LNG裝備研發(fā)是比較成功的，包括大容量LNG儲(chǔ)罐、LNG罐車。國(guó)富氫能在做200立方米的民用液氫儲(chǔ)罐，中國(guó)還做了36立方米的液氫槽罐車，大容積液氫儲(chǔ)罐的真空絕熱設(shè)計(jì)與支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有一定的難度。
液氫行業(yè)有很多泵、閥、汽化器，這些東西對(duì)我們來(lái)說(shuō)難度很大?；旧?，在液氫環(huán)境下使用的泵和閥、包括電機(jī)現(xiàn)在仍然依賴于進(jìn)口。未來(lái)五年重點(diǎn)研究液氫的泵閥，國(guó)內(nèi)有些航天部門(mén)自己研制出來(lái)了，但是非常臃腫，要預(yù)冷。此外，有些樣機(jī)未來(lái)還要做一些驗(yàn)證工作。
還有車載液氫儲(chǔ)存裝置，相當(dāng)于小型的液氫罐放在車上，用的比較多。因?yàn)樾⌒退磕懡Y(jié)構(gòu)杜瓦瓶較成熟，但用在車上的話，可靠性要驗(yàn)證，技術(shù)本身沒(méi)有太大難題。
第四，深冷-高壓超臨界儲(chǔ)氫設(shè)備。剛才講的雙層真空的辦法一般保冷一周左右，我們從新疆拉到廣州保不了冷怎么辦?國(guó)外提出了超臨界儲(chǔ)氫，把氫氣冷卻到負(fù)210度到負(fù)240度，加了20兆帕左右的壓力，兼具氣體和液體的某些性質(zhì)，保冷效果很好，可以保六至七周，甚至十周沒(méi)有問(wèn)題。這個(gè)技術(shù)美國(guó)已經(jīng)在示范應(yīng)用了，我們國(guó)家還沒(méi)有這個(gè)產(chǎn)品，但是已經(jīng)開(kāi)始做預(yù)研了。
還有帶壓固態(tài)儲(chǔ)氫裝備的設(shè)計(jì)制造。鎂合金、鋯系合金、鈦鐵合金等，北京有研院，華南理工大學(xué)在做這些工作。有研院已經(jīng)做了示范性的可再生能源發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)、備用電源系統(tǒng)。在廣東和遼寧也有5兆帕的固態(tài)儲(chǔ)氫大巴車在示范應(yīng)用。目前總體儲(chǔ)氫的合金研究不少，但真正把儲(chǔ)氫的合金做成可以供氫的裝備產(chǎn)品還在探索當(dāng)中。重慶大學(xué)的潘院士、上海交大的丁院士主張鎂基儲(chǔ)氫合金。合肥通用院正在研究釩基、鈦鐵系儲(chǔ)氫合金。帶壓固態(tài)儲(chǔ)氫裝備主要用于對(duì)重量不敏感或本身需要配重的場(chǎng)合。將來(lái)在輪船上，在叉車需要配重的場(chǎng)合可以用的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)很多單位在研究。
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們還有很多問(wèn)題需要解決。我們總體技術(shù)路線圖是希望到2025年將高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)問(wèn)題解決，實(shí)現(xiàn)自主可控;到2030年前解決液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)難題。
金屬材料的常溫高壓氫脆問(wèn)題，我認(rèn)為可能被高估了。只有原子氫才能進(jìn)入金屬材料內(nèi)部，但是分子氫轉(zhuǎn)化為原子氫是需要一定條件的。國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)踐表明，200度以下、35兆帕以下氫環(huán)境不易導(dǎo)致金屬氫脆，室溫基本無(wú)影響。因此大可不必“談氫色變”。
氫能的機(jī)遇和挑戰(zhàn)共存。煤制氫是很便宜的，一般五毛錢(qián)到八毛錢(qián)每立方米;光伏、風(fēng)電電解水制氫有可能五毛每立方米，有可能三塊五每立方米。如果用棄電電解水制氫，也就是五毛錢(qián)每立方米左右。特高壓輸電成本才0.985元每吉焦每百公里，高壓天然氣輸送成本是0.64元每吉焦每百公里，而輸氫成本高于20多塊錢(qián)每吉焦每百公里，顯然儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)對(duì)氫的價(jià)格影響很大。電的路線和氫的路線是互補(bǔ)的，解決可再生能源發(fā)電并網(wǎng)輸送的問(wèn)題，將電并網(wǎng)、輸送到需要用氫的場(chǎng)合就地電解水，降成本最好的。假如可再生能源并網(wǎng)技術(shù)解決不了，怎么辦?就要輸送氫，目前管道輸氫成本高。反過(guò)來(lái)化石能源制氫雖然便宜，但是對(duì)碳中和、碳減排沒(méi)有太大用處。而綠電支撐的氫雖然對(duì)碳中和、碳達(dá)峰有好處，但是成本太高，經(jīng)濟(jì)性不降下來(lái)老百姓是不會(huì)用的。所以氫能叫得熱，但是用的不多，現(xiàn)在只有在上海、山東、佛山等地示范應(yīng)用的比較多。將來(lái)液氫技術(shù)發(fā)展以后，卡車和輪船可以用。目前氫能是在炒一些概念，真正到老百姓接受的價(jià)格還有距離。
氫和電互補(bǔ)是國(guó)際上的趨勢(shì)。電是容易輸送，不容易儲(chǔ)存，氫正好相反，兩個(gè)結(jié)合在一起構(gòu)成氫電互補(bǔ)體系。將來(lái)至少可再生能源發(fā)完電以后，用不掉的先變成氫氣儲(chǔ)存起來(lái)沒(méi)有問(wèn)題。現(xiàn)在儲(chǔ)能方式很多，但我覺(jué)得氫氣儲(chǔ)能是很好的方式，比壓縮空氣儲(chǔ)能好。壓縮空氣儲(chǔ)能、抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能，還有鋰電池儲(chǔ)能，都是可以根據(jù)實(shí)際來(lái)選擇。清華大學(xué)的賀院士認(rèn)為，再過(guò)五六十年新能源完全能夠滿足人類生活和生存的需要，如果到那個(gè)時(shí)候新能源已經(jīng)滿足我們的需要，就不存在化石能源的碳排放問(wèn)題了。
另外很多人擔(dān)心氫不安全，擔(dān)心氫脆，還有把氫氣與氮?dú)夂铣砂薄，F(xiàn)在國(guó)際上有人直接把氨放在汽車和火車內(nèi)燃機(jī)燃燒。氨易于儲(chǔ)存，變成液體儲(chǔ)存密度高，但是安不安全?不見(jiàn)得。氫不是密閉場(chǎng)合放出來(lái)往上跑，不會(huì)發(fā)生爆炸;氨氣是往下跑，會(huì)造成人的窒息和中毒。氫的爆炸極限比較寬，氨氣比較狹窄一點(diǎn)，但是有毒后果比氫嚴(yán)重。我們的氫循環(huán)實(shí)驗(yàn)室里面就裝了很多傳感器，房頂是可以敞開(kāi)的，一旦氫濃度超標(biāo)，排氣裝置打開(kāi)很快就沒(méi)事了。全國(guó)氨泄漏導(dǎo)致人員傷亡事故有很多案例，但是氫發(fā)生的死亡事故是很少的。氨比氫更不安全。
氨是合成氨，過(guò)去是高溫法，要在350度、320個(gè)大氣壓下合成，耗能。假如是分解成燃料電池用的高純氫，分解又耗能?，F(xiàn)在很多國(guó)家探索低溫合成氨和低溫分解氨，要用很多貴金屬做催化劑，成本也是很高的。假如能夠保證純氫的安全，可以不用氨的。
還有人提出把氫跟二氧化碳合成后變成甲醇或汽油。本質(zhì)上燃燒的是氫氣，二氧化碳只是一個(gè)載體。如果用生物質(zhì)合成甲醇是好的，但用氫和二氧化碳合成甲醇要額外耗能。終端要分解成氫也要耗能，何必呢?還有，氨如果直接燃燒，直接內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)就有氮氧化合物排放問(wèn)題，對(duì)大氣的破壞作用比二氧化碳還要嚴(yán)重。我個(gè)人認(rèn)為氨氫路線和甲醇路線在我們純氫路線能夠保證安全的情況下是可以規(guī)避的。當(dāng)然現(xiàn)在眾說(shuō)紛紜，這個(gè)都可以探討，關(guān)鍵是經(jīng)濟(jì)性，哪個(gè)經(jīng)濟(jì)用哪個(gè)方法。純氫的儲(chǔ)運(yùn)，不論是氣氫還是液氫，服役安全都是可以保證的。
氫能是未來(lái)能源體系重要組成部分，將推動(dòng)構(gòu)建氫-電互補(bǔ)的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系。到2050年氫能在我國(guó)終端能源消費(fèi)體系占比約10%，2060年占到15%，未來(lái)還是預(yù)期可期的。發(fā)展氫能機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)制造維護(hù)條件下純氫儲(chǔ)運(yùn)裝備的安全是可以保證的，關(guān)鍵是怎么進(jìn)一步降低成本，提升經(jīng)濟(jì)性。
評(píng)論