文 本刊記者 馮為為

盡管20世紀(jì)60年代就已被應(yīng)用于航天領(lǐng)域，被稱(chēng)為21世紀(jì)的“終極能源”，跨越兩個(gè)世紀(jì)，一直被提起，卻難以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，這就是存在廣泛、清潔可再生，被視為解決能源資源問(wèn)題和環(huán)境危機(jī)的未來(lái)途徑之一，備受關(guān)注的氫能發(fā)展現(xiàn)狀。近日，中國(guó)氫能聯(lián)盟與同濟(jì)大學(xué)校聯(lián)合發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》指出，預(yù)計(jì)到2050年，氫在我國(guó)終端能源體系占比至少要達(dá)到10%，成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。一石激起千層浪，有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展問(wèn)題，被業(yè)界廣泛探討。

國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司司長(zhǎng)王思強(qiáng)也在公開(kāi)場(chǎng)合表示，氫能也是我國(guó)能源革命重要的探索方向，我國(guó)有關(guān)部門(mén)將研究制定我國(guó)氫能發(fā)展路線(xiàn)圖，明確氫能發(fā)展戰(zhàn)略定位、目標(biāo)和任務(wù)；同時(shí)研究設(shè)立一批示范工程，推動(dòng)氫能與可再生能源結(jié)合、燃料電池分布式發(fā)電、氫儲(chǔ)能以及氫燃料電池交通等多元化應(yīng)用；加快組織突破氫燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)裝備，完善有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)、認(rèn)證和監(jiān)管體系，統(tǒng)籌推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

有了國(guó)家的計(jì)劃與推動(dòng)，氫能發(fā)展無(wú)疑將會(huì)更上新臺(tái)階。但在具體政策及路線(xiàn)圖出來(lái)之前,大規(guī)模利用、發(fā)展氫能還有很多問(wèn)題需要解決，氫能發(fā)展能否在最短的時(shí)間內(nèi)形成產(chǎn)業(yè)化，還需大量的技術(shù)創(chuàng)新和探索。

客觀(guān)對(duì)待優(yōu)勢(shì)與短板

近年來(lái)，氫能在我國(guó)的發(fā)展熱度不斷提升，氫能相關(guān)技術(shù)裝備也不斷加快發(fā)展，各種制氫、輸運(yùn)和氫燃料電池技術(shù)正在陸續(xù)突破。我國(guó)出臺(tái)多項(xiàng)支持氫能和燃料電池發(fā)展措施，部分地區(qū)開(kāi)始布局發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，把發(fā)展氫能作為推動(dòng)地方高質(zhì)量發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要引擎，氫燃料電池汽車(chē)如雨后春筍相繼涌現(xiàn)。

王思強(qiáng)表示，氫作為一種清潔高效的能量載體，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可以在高碳排放的工業(yè)和電力領(lǐng)域替代煤炭、天然氣等化石燃料，特別是在交通領(lǐng)域，氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

“氫能屬于零碳能源，其利用的最終產(chǎn)物只有水。而且氫能非常高效，熱值是汽油的3倍，氫燃料電池的效率可達(dá)60%。”中國(guó)氫能聯(lián)盟專(zhuān)家委員會(huì)主任余卓平表示，氫能的廣泛應(yīng)用將促進(jìn)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)。

當(dāng)前，我國(guó)正面臨能源革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵期，雖然發(fā)展氫能可以替代傳統(tǒng)化石能源，既是我國(guó)能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分，也是優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的重要途徑，但也要清楚地知道，我國(guó)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的短板所在?！拔覈?guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡、不充分的矛盾非常突出?！蓖跛紡?qiáng)說(shuō)，氫能和氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展滯后，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)、認(rèn)證和監(jiān)管體系不健全；氫能產(chǎn)業(yè)體系和商業(yè)模式尚不成熟，缺少統(tǒng)一規(guī)劃，部分地方發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)相對(duì)無(wú)序。

受核心技術(shù)和技術(shù)設(shè)施制約瓶頸，我國(guó)氫能相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵材料還未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，使得我國(guó)氫燃料電池發(fā)展水平與國(guó)際還有較大差距，燃料電池堆還主要集中在中低功率、低溫性能，功率密度與國(guó)際也存在較明顯差距。這就使得，我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車(chē)，氫燃料使用的經(jīng)濟(jì)性不能得到充分體現(xiàn)。同時(shí)，我國(guó)氫能基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，所以要想讓氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，就必須客觀(guān)對(duì)待氫能的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展的短板，除要思考如何最大限度利用氫能的優(yōu)勢(shì)，更要花大力氣去剔除短板。目前來(lái)看，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，路漫漫，需上下求索。

產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初級(jí)階段

進(jìn)入“十三五”時(shí)期后，我國(guó)多個(gè)部委密集出臺(tái)了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》明確提出，把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點(diǎn)任務(wù)；把氫的制取、儲(chǔ)運(yùn)及加氫站等方面的研發(fā)與攻關(guān)、燃料電池分布式發(fā)電等作為氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向；把大規(guī)模制氫技術(shù)、分布式制氫技術(shù)、氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、氫能燃料電池技術(shù)等列為創(chuàng)新行動(dòng)。科技部和交通運(yùn)輸部出臺(tái)的《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》明確提出，推進(jìn)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展，加氫站建設(shè)和燃料電池汽車(chē)規(guī)模示范，形成較完整的加氫設(shè)施配套技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系。

在國(guó)家政策的大力支持下，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐明顯加快。我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初步形成包括制備、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成了以“北上廣”為中心的京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等主要?dú)淠墚a(chǎn)業(yè)集群，并逐漸輻射到周邊地區(qū)。例如，河北省張家口市以服務(wù)2022年冬奧會(huì)為契機(jī)，正打造我國(guó)北方氫能產(chǎn)業(yè)示范基地。去年12月，山東省統(tǒng)一行動(dòng)，打造氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，建設(shè)集“氫能源科技園、氫能源產(chǎn)業(yè)園、氫能源會(huì)展商務(wù)區(qū)”于一體的“氫谷”。今年1月，武漢市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出，到2025年力爭(zhēng)氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破1000億元。

“當(dāng)前，我國(guó)國(guó)內(nèi)煤氣化制氫1000萬(wàn)噸，天然氣制氫300萬(wàn)噸以上，石油制氫300萬(wàn)噸，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫約800萬(wàn)噸，電解水制氫約100萬(wàn)噸。”余卓平說(shuō)，利用我國(guó)豐富的煤資源與可再生資源制氫，具有較高的經(jīng)濟(jì)可行性，完全可以支撐我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的愿景。

我國(guó)已建成正式運(yùn)營(yíng)的加氫站15座，其中10座為固定式，分別位于北京、上海、鄭州、深圳、大連、佛山、成都、常熟、六安等城市?？蛇@與日本目前已建成的100座加氫站相比，我國(guó)氫能發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就顯得嚴(yán)重不足，氫能資源利用率也相對(duì)較低。國(guó)家信息中心副主任張學(xué)穎說(shuō)，“從整體來(lái)講，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初級(jí)階段。”因此，氫能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開(kāi)發(fā)及大規(guī)模利用，還需時(shí)日，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標(biāo)只能穩(wěn)步推進(jìn)，所以中國(guó)進(jìn)入“氫能社會(huì)”還有很長(zhǎng)的路要走。

急需構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

目前，我國(guó)的長(zhǎng)續(xù)航里程運(yùn)營(yíng)型氫燃料電池車(chē)已經(jīng)突破百輛，其中遼寧新賓有50輛、河北張家口有70輛、上海有100輛，廣東佛山有35輛，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用已取得巨大突破。專(zhuān)家表示，今后氫燃料電池不僅交通領(lǐng)域，其他發(fā)電領(lǐng)域也可以使用。即使在交通領(lǐng)域，也不僅局限于燃料電池的公共汽車(chē)，而且可以有燃料電池的船舶，甚至燃料電池的輕軌火車(chē)。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年，我國(guó)燃料電池和氫能汽車(chē)的產(chǎn)值有望突破萬(wàn)億元大關(guān)。因而要實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，目前最重要的任務(wù)就是構(gòu)建氫能源的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，解決當(dāng)前所有人都關(guān)心的氫燃料電池系統(tǒng)的購(gòu)車(chē)成本、運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行成本等問(wèn)題，包括續(xù)航里程、加氫時(shí)間以及經(jīng)濟(jì)上的可行性等。

就我國(guó)中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀而言，解決氫能發(fā)展經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，突破制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展多個(gè)環(huán)節(jié)存在的“卡脖子”技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。如，儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，車(chē)載儲(chǔ)氫罐和碳纖維是瓶頸；加氫站環(huán)節(jié)，氫氣壓縮機(jī)和加氫機(jī)技術(shù)與國(guó)外差距較大；燃料電池環(huán)節(jié)，雙極板表面處理、膜電極噴涂設(shè)備等是弱項(xiàng)。這些“卡脖子”技術(shù)導(dǎo)致了我國(guó)氫能利用成本居高不下。

其實(shí)，氫的成本并不高，余卓平算了一筆賬，在我國(guó)目前技術(shù)條件下，生產(chǎn)一公斤氫氣大約需要40元錢(qián)，可供小汽車(chē)跑100公里。燃油車(chē)跑相同的里程大約耗費(fèi)7升油，以目前油價(jià)計(jì)算，花費(fèi)40元至50元。他表示，也就是說(shuō)，氫能使用成本與汽油已經(jīng)相當(dāng)接近了。

因此，完善構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)完整生態(tài)，解決經(jīng)濟(jì)可行問(wèn)題，核心技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。

目前，我國(guó)乘用車(chē)氫燃料電池壽命超過(guò)5000小時(shí)，商用車(chē)氫燃料電池壽命超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)；氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度已達(dá)到傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)水平；氫燃料電池汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程達(dá)750公里；氫燃料電池低溫啟動(dòng)溫度達(dá)零下30℃。盡管如此，“我國(guó)氫燃料電池發(fā)展水平與國(guó)際差距還比較大?！睆垖W(xué)穎如是說(shuō)。

創(chuàng)新核心技術(shù)，降低氫能利用全產(chǎn)業(yè)鏈成本，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括從制氫到氫的使用，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、路徑多，僅靠企業(yè)和市場(chǎng)，是無(wú)法搭建起氫能產(chǎn)業(yè)的完整生態(tài)，還需依靠國(guó)家頂層設(shè)計(jì)。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，將氫能應(yīng)用納入國(guó)家能源發(fā)展規(guī)劃，在國(guó)家與企業(yè)和市場(chǎng)的共同推動(dòng)下，才能構(gòu)建起氫能產(chǎn)業(yè)完整生態(tài)系統(tǒng)，氫能利用才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的可行，氫能才能有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，氫能才能一步一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最終目標(biāo)。