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彭苏萍院士:优先规模化发展便宜的氢

日期:2020-09-16    来源:氢云链

国际新能源网

2020
09/16
10:27
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关键词: 彭苏萍 氢能源产业 氢燃料电池战略

9月14-16日,由中国汽车工程学会与国际氢能燃料电池协会(筹)共同主办的第五届FCVC大会于上海汽车会展中心召开。中国工程院院士、中国矿业大学(北京)彭苏萍教授到场并发表主题演讲,以下为文字实录:

图1 中国工程院院士、中国矿业大学(北京)彭苏萍教授

尊敬的李院士,尊敬的各位领导,各位专家,我跟大家汇报一下中国工程院2018年开展的中国氢能与燃料电池发展战略研究,之所以叫做研究是因为这个战略目前实际上还没有做出来。

我从以下几个方面跟大家进行汇报,首先讲讲背景,关于氢能不是中国首先提出来的,90年代初克林顿就提出了氢能的问题,后来小布什还把氢能源说到了氢经济,应该氢能和燃料电池的技术都在往前发展,但是还没有达到我们预期的理想。

我们国家为什么要做这项研究?有两个问题:首先,国际上促进氢能和燃料电池实际上是2011福岛事件之后,因为日本的电缆有两条,北部地区福岛事件把核电站关掉了之后,北部地区缺电。日本的政策规定一间是宾馆里的温度从23度提高到28度,那日本就不需要电量带。另外就是推动燃料电池的发展,所以日本现在燃料电池卖到了40多万台。后来日本为了保证北部地区的能源,建了几个IGCC的发电厂,当能源过去的时候它就制氢。

中国在不到20年的过程里,我们煤炭大力发展以后,建立了一批煤化工厂,所以我们也制氢。因为煤制氢的成本大幅度下降,在十几年以前世界上制氢的成本都在2元到2.4元左右,后来国家能源煤制氢的成本降到了0.6元到0.8元左右。另外我们国家以煤为主的禀赋特征,因为煤相对来说排放比较高,氢提出来就在中国应运而生,这是我们一个分析的成果。

氢作为二次能源,它具有低碳、高效等优点,交通发展正经历从燃油车转向混合动力、向纯电动的过程,还有的人说氢能源代替传统能源,不是,氢能是作为传统能源之间的一种融合,这是我们的一个认知。

在过程里面,刚才讲的氢到最后的运行有4个阶段:制氢环节、储氢环节、加注环节和应用环节。实际上现在氢能源发展,大家谈的比较多的就是储运的问题,是加注的问题,安全性的问题,实际上还是两方的成本太高,如果就像李院士讲的,把这两端制氢的成本降低,跟后面运行燃料电池的成本降低了之后,可以进一步促进氢能和燃料电池的发展。

这个燃料电池它的特点就是效率高,而且今后可以做到模块化的组装,今天在做的是汽车,实际上我们西部地区有很多的可再生能源,大家知道它是有其他方面的原因配送不过来,因为时差和季节的关系,这个过程按照以前的灵活式调配或者是电厂的调配都是启动反应太慢,而燃料电池在20分到半个小时之内,它是最好的。

对于燃料电池今天在座可能更多人喜欢讲质子膜,实际上除此之外还有固体氧化物,实际上我们真正使用的还是固体氧化物来做的,固体氧化物它可以粗糙一些,可能今后我估计重载车做的过程里面,固体氧化物今后会在里起到比较大的作用。

发展过程中刚才也讲了,我们只讲汽车,实际上今后最更大的一块是分布式能源的问题,发展的动态化实际上世界上产氢超过了1.1亿,我们现在用氢才7千万,很多是钢铁行业或者化工行业用的比较多,但是我们汽车行业里面还用的不足,整个来讲,中国还是处于一种探索的阶段,真正的规划还没有做成。

我跟大家报告一下去年工程院做这样一个咨询的时候我们想开一个座谈会,当时希望搞六七十个人的,结果开座谈会来了多少?780多人,把工程院所有的会议室都站满了,进行网络视频会议,为什么呢?各级地方政府的热情度超过了我们中央政府,可以这么讲,我们中央政府在这个方面后来大家也知道,都主动重视起来了。

加氢站的问题刚才也讲了,中国希望到2030年1千座,但是按照现在的趋势1千座我估计还是能突破的,保有量的问题大家都知道,现在世界上是2万多辆,应该说我们中国的燃料电池车主要是商用车,商用车就意味着主要还是政府买单,还不是以消费者来销为主体,这个就是整个来讲我们国家的一个趋势,世界氢能刚才李院士讲了,目前的趋势还是往大的走,为什么小的走不下去?包括日本的它怎么推的这个里面,刚才讲了,燃料电池的技术它的成本如何消纳这个方面还是一个问题。

分布式能源就是总的来讲美国是做得比较好的,像我们这个苹果,目前大的数据世界上都在推,大家知道韩国以前的氢能和燃料电池是做得不是很强的,但是这几年它已经引进来了,因为刚才讲了,日本中国和韩国我们自己都是以发展能源为主体,所以想改善自己的能源质量,所以前一年开始,韩国准备把氢能作为发展规划的时候就引进了美国的技术,所以它把这个补贴给美国人开放了。现在的情况大家也知道,燃料电池作为固体氧化物,现在已经做出250千瓦的,现在做的模式放在工厂里面做一个大的,没有噪音,这是新的发展模式。

世界氢能理事会对于氢能的发展还是有比较好的一种期望,应该说这个里面主要是对二氧化碳的减排,在座有的同志也知道,为什么中国要把煤变成氢?不能直接烧煤吗?因为中国最大的问题就是二氧化碳的排放,我今天早上跟专家讨论的时候,如果按照奥巴马和美国电力学会有一个指标,一个二氧化碳排放237克,目前中国的二氧化碳排放是370克,按照这个标准来,我们中国几乎80%以上,我不是说百分之百了,电场都要关掉,我们在这个方面还要感谢特朗普,特朗普后来提出要废掉那个的时候,煤炭优先,但是中国搞能源的人都不敢大意二氧化碳的问题。

第三就是我们国家氢能和燃料电池发展的战略问题,应该说我们国家跟世界上有差距,我们在主要的圆部件技术装备或者系统方面都跟国外的差距比较大,包括我们用的质子膜的燃料电池,美国现在追求的目标是70度,我们国家平均都是80多度,80多度的问题就是水淹现象太严重,所以我们国家可靠性和稳定性的车子应该还要进一步研究。固体氧化物国际正在实行禁运所以很多都是靠我们自主的研发进一步去做,所以国家应该是从政策技术上面对燃料电池和氢能的制备都要进行进一步的支持。

这个里面要讲一下,因为最近两年我们国内的学术界比国外讲得还厉害,又讲非氢、蓝氢,我们工程院的观点是首先要做便宜的氢,要形成规模,你不形成规模,不把价格降下来,我们做的这个技术成熟度来讲或者成本的问题,我们提出的生物制氢不但是成本高,而且环境污染比煤一点都不消,另外可再生能源也能制氢,目前应该说成本也是十分高的。我们如果是CCS带二氧化碳普及的实际上这个问题,还是有的实际上以煤制氢副产品的氢可能是中国发展氢能的一个依靠。

大家从这张图可以看出来,2050年以后可能是可再生能源制氢,就是现在有一些学者倡导的,但是这个方面是有差距的,跟经济可行性比较的时候。我们中长期的目标就是储运的过程里面,不但是压力的问题,45兆帕也好,现在还有特别是汽车里面,氢瓶的发展是比较快的,今后我们可能还要考虑一下,2050年那个就是生率的问题。质子膜的问题今天讲了,主要是成本高,关键零部件的国产化率还是比较低,我们做质子膜的,大部分都是跟国外做的成本还是比较多,所以以后混合的方式可能是主要的发展方式,而且是商用车的方式。

固体氧化物刚才讲了,技术累积比较有限,投入不足,所以可能下一个十四五国家要列入,但是目前为止质子膜跟固体氧化物相比,固体氧化物是属于支持力度比较小的,但是最近一大批公司,国家能源集团、华能、大唐、国家电网都纷纷进来了。目前国家正在把二氧化碳普及转化,这个方面中国在做,欧洲也在做,因为以前的二氧化碳CCS普及完了就埋下去,现在希望把它转化成一氧化碳或氢,变成化工原料。而且目前这个技术的成熟度比我们想象的要走得快,刚才讲了丹麦也在进行探索和示范。

交通领域应该说氢能在慢慢走向成熟,因为中国有大批勤劳和聪明的人在做这个事儿的,这个里面我们以前做质子膜的多,我跟大家讲,估计固体氧化物是今后可能在座有的企业要给予关注的,因为它的效率可能要比较高一些。

产业的成熟度就是质子膜目前是5千小时,但是固体氧化物就供1万个小时,8万个小时是它的最终目标,因为固体氧化物质量做完了之后好控制一些,这是分为4个阶段,2020到2035年我们认为是关键技术的突破到性能的提高,性能提高就是衰减,因为我们每次启动都有衰减的问题,我们要把这个衰减减掉,还有成本降低以及运行的问题。

这个方面就需要有国家的顶层设计,应该说去年工程院开了座谈会之后,对中央有关部委都产生了影响。18号国家发改委就已经通知要讨论十四五的情况,应该说我们还是可以借鉴一些国外的,估计我们有一些政策或者技术,如果在可能的情况下还是要加强国际交流,比如韩国,关于氢能和燃料电池虽然比我们起步晚,但是现在已经走到前列,这是我们要引起注意的一个模式。


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