高頂云：氫能碳中和技術(shù)發(fā)展路線探討

2023年7月5日-7日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第13屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。本屆論壇以“新時(shí)代 新使命 新動(dòng)能——助力建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系”為主題，設(shè)置“1場閉門峰會(huì)+1個(gè)大會(huì)論壇+16個(gè)主題論壇+N場發(fā)布”共18場會(huì)議及若干發(fā)布、展示、推廣等活動(dòng)，旨在凝聚各方力量，形成發(fā)展共識(shí)，為建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系貢獻(xiàn)汽車行業(yè)的智慧和力量。其中，在7月7日下午舉辦的“主題論壇十二：探索氫能多元化應(yīng)用及商業(yè)化發(fā)展”上，上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司董事長高頂云發(fā)表了精彩演講。

 

在“雙碳”政策下來之后，市有關(guān)委辦組織了相關(guān)的專家對(duì)碳中和技術(shù)路線圖開展了研究，大體分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、能源、建筑等領(lǐng)域。我參加了能源領(lǐng)域的碳中和路線圖的研究，重點(diǎn)參加氫能碳中和路線圖的研究。借今天的論壇向大家介紹一下研究的階段性內(nèi)容，有希望得到建議。

 

剛才氫能港邱鵬主任已介紹了氫能的邏輯，即，碳中和需要非化石能源，按照專家的預(yù)測，到2060年非化石能源要占到80-90%，同時(shí)可再生能源大概可以占到60-70%。而可再生能源則需要儲(chǔ)能，儲(chǔ)能則離不開氫能。氫可以與太陽能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行高效的耦合，同時(shí)充當(dāng)能源緩沖的載體，能提高能源系統(tǒng)的韌性。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹南{、儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)長周期、跨區(qū)域的儲(chǔ)運(yùn)，簡單說具有跨時(shí)空儲(chǔ)能的特性。而它的應(yīng)用最終產(chǎn)物是水，可以實(shí)現(xiàn)零碳排放，是典型的清潔能源。同時(shí)，應(yīng)用場景也相當(dāng)廣泛，在工業(yè)（冶金、化工等）、交通、建筑、能源等領(lǐng)域都能用到，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用端的深度脫碳。

 

上海市結(jié)合雙碳政策，在去年陸續(xù)出臺(tái)了“1+1+8+13”的政策體系，著力實(shí)施碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)，涉及到氫能這塊，2017年就發(fā)布了《上海市燃料電池的發(fā)展規(guī)劃》，2022年6月發(fā)布了《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》，特別是對(duì)交通領(lǐng)域有一些具體的數(shù)據(jù)，大家都可以從有關(guān)媒體上了解到。比如，加氫站在2025年實(shí)現(xiàn)70座，最近有一個(gè)最新的數(shù)字是達(dá)到93座。因?yàn)槲覀冎饕袚?dān)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的工作，深感目標(biāo)巨大。還有燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)模等等，目標(biāo)是要成為國際一流的氫能承載城市。同樣，最近幾年國家和地方的政策相繼大量出臺(tái)，截止2023年4月國家出臺(tái)的政策達(dá)到62項(xiàng)，地方政策發(fā)布達(dá)353項(xiàng)。從氫能產(chǎn)業(yè)各個(gè)方面都提出了明確的要求，并給予氫能行業(yè)發(fā)展積極的引導(dǎo)和具體的指導(dǎo)方案。

 

上海市在氫能方面的投入，特別是政府的支持已經(jīng)持續(xù)了20多年，上海是國內(nèi)氫能行業(yè)的先行者和領(lǐng)跑者?，F(xiàn)在已經(jīng)形成了嘉定區(qū)、臨港兩個(gè)研發(fā)產(chǎn)業(yè)的高地，形成了寶山區(qū)、金山區(qū)兩個(gè)氫源高地，形成了青浦、嘉定、臨港等應(yīng)用場景的重點(diǎn)區(qū)域，使得上海的氫能推廣快速地向前發(fā)展。為了確保上海市氫能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，確保上海氫能行業(yè)的健康有序發(fā)展，政府相關(guān)部門組織相關(guān)專家對(duì)氫能的技術(shù)進(jìn)行梳理，按照制、儲(chǔ)、運(yùn)、用等的技術(shù)發(fā)展路線開展研究梳理工作。這項(xiàng)工作是基于德爾菲的調(diào)查問卷方式開展的，首先以對(duì)全國高校、研究所、企業(yè)等氫能方面的專家進(jìn)行問卷調(diào)查結(jié)果為樣本，并綜合評(píng)估和分析，制定上海市氫能碳中和技術(shù)發(fā)展路線。首先，我們把氫能劃分成三個(gè)大類：

 

（1）氫能動(dòng)力與發(fā)電應(yīng)用；

 

（2）氫氣儲(chǔ)存與輸配技術(shù)；

 

（3）制氫及氫氣轉(zhuǎn)存技術(shù)。

 

對(duì)三個(gè)大類的小項(xiàng)分別開展了兩方面的特性研究，即：第一方面是氫能技術(shù)特性，包括成本特性、時(shí)間特性、上海發(fā)展特性、上海推廣特性等。上海發(fā)展是指上海有條件發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)，但應(yīng)用的場景可能在外地，甚至在國外。上海推廣當(dāng)然是在上海本地區(qū)域里具有應(yīng)用的技術(shù)，同時(shí)能夠?qū)μ贾泻妥龀鲐暙I(xiàn)；第二方面是氫能技術(shù)對(duì)碳中和貢獻(xiàn)度，即這個(gè)技術(shù)好不好，還要考慮對(duì)碳中和的貢獻(xiàn)量，具體又把它分成四個(gè)方面，包括提高能源利用效率、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、降低碳排放等。

 

三個(gè)大類分別采集到十幾個(gè)小項(xiàng)樣本，其中制氫及氫氣轉(zhuǎn)存技術(shù)有14個(gè)小項(xiàng)，氫氣儲(chǔ)存與輸配技術(shù)有13個(gè)小項(xiàng)，氫能動(dòng)力與發(fā)電應(yīng)用有15個(gè)小項(xiàng)，同時(shí)每個(gè)小項(xiàng)技術(shù)的成熟度得到數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)。也對(duì)各個(gè)氫能特性進(jìn)行分析，具體的打分進(jìn)行評(píng)價(jià)?？梢园l(fā)現(xiàn)每一類中有被強(qiáng)烈推薦的、可以發(fā)展的及不建議推薦的。碳中和貢獻(xiàn)方面的評(píng)價(jià)，有的技術(shù)貢獻(xiàn)度很小，有些是比較適當(dāng)，有些很高，這里也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。也對(duì)大類及小類進(jìn)行了打分，總體表明上海市技術(shù)和產(chǎn)業(yè)高地，應(yīng)用場景豐富，相關(guān)技術(shù)的成熟度和經(jīng)濟(jì)性還有待提升。

 

根據(jù)上述樣本進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究，提出上海市的氫能碳中和路線的發(fā)展路徑提出了近期、中期、遠(yuǎn)期目標(biāo)。具體是：

 

近期目標(biāo)主要對(duì)電解水制氫、光解水制氫、海水制氫等低碳多元制氫技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。進(jìn)行安全可控的儲(chǔ)氫和輸氫技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐，促進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用，并拓展儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的示范應(yīng)用。

 

中期目標(biāo)主要是推進(jìn)可再生能源制氫、綠色氫基燃料制備的規(guī)?；?，構(gòu)建高密度、輕量化、低成本的儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。

 

遠(yuǎn)期目標(biāo)主要是形成整個(gè)氫能生態(tài)，與電能、熱能形成深度融合，促進(jìn)形成多元的互補(bǔ)融合新型能源系統(tǒng)。

 

形象的說就是近期各項(xiàng)氫能技術(shù)分別進(jìn)行技術(shù)突破和示范引領(lǐng)，到中期看這項(xiàng)技術(shù)能不能規(guī)模化應(yīng)用，能不能降本增效。假如這個(gè)技術(shù)很好，但成本一直下不來，也沒法規(guī)?；赡芫驮獾教蕴?，遠(yuǎn)期的技術(shù)主要著重于和能源生態(tài)或者電力生態(tài)，包括各個(gè)行業(yè)的能源生態(tài)的融合。依此形成的目標(biāo)，總共梳理了重點(diǎn)技術(shù)有制氫和儲(chǔ)運(yùn)氫、氫能應(yīng)用等方面共三十多項(xiàng)技術(shù)，包括氫能燃料電池汽車方面、加氫站、分布式功能等，包括船用、航空等應(yīng)用場景。

 

當(dāng)前我國在氫能技術(shù)及裝備的水平大體上也進(jìn)行了具體的評(píng)價(jià)，特別是裝備類，分為制氫、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、應(yīng)用環(huán)節(jié)，與國外水平接近、與國外水平差距明顯、國內(nèi)外都處于研發(fā)階段的技術(shù)也進(jìn)行了簡單的歸類。比如制氫端的堿水制氫，國內(nèi)的技術(shù)和國外是相當(dāng)階段，在固體氧化物制氫方面，國內(nèi)國外都處于研發(fā)狀態(tài)，在PEM制氫方面，國外已經(jīng)進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化的示范，國內(nèi)也在快速追趕，AEM方面國內(nèi)外還處在實(shí)驗(yàn)室的狀態(tài)。在應(yīng)用領(lǐng)域，燃料電池汽車在國內(nèi)外的技術(shù)比較相當(dāng)，國內(nèi)特別是商用車的技術(shù)，走得還是比較前面。加氫站現(xiàn)在的水平和國外沒有什么太大的差距，在局部領(lǐng)域有超越的可能。說到氫能發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大家最關(guān)心的是三個(gè)方面：制、儲(chǔ)、運(yùn)、用，瓶頸是運(yùn)。所以，氫能發(fā)展的關(guān)鍵是儲(chǔ)運(yùn)，特別是運(yùn)。這里有一組數(shù)據(jù)涉及到天然氣，現(xiàn)在天然氣在國家的一次能源里比重大概10%不到一點(diǎn)，但需要的輸配設(shè)備包括：西氣東輸一線到五線，還有“川氣東送”、中緬線、中俄線，還有沿海十幾個(gè)LNG接收站。如此大規(guī)模的輸配儲(chǔ)運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施，可以以此對(duì)照氫能對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求。按照專家的預(yù)測，在2060年，氫能在消費(fèi)端占的比重為12%，國際預(yù)測更樂觀，要達(dá)18%。就是12%的規(guī)模對(duì)照目前天然氣10%不到規(guī)模，可以想象一下它的基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模了，這是一個(gè)很大的問題。好在今年上半年聽到了一些好消息，首先是中石化400公里從內(nèi)蒙到燕山石化的純氫管道，其次是中石油有390公里的摻氫24%的天然氣管道開建，還有最近的是國家管網(wǎng)高壓純氫管道試驗(yàn)成功，純氫壓力達(dá)到6.3兆帕，最高的壓力可以達(dá)到九點(diǎn)多兆帕，和現(xiàn)在天然氣主干線上的輸配壓力接近。管道儲(chǔ)運(yùn)為大規(guī)模的氫利用帶來希望，管道本身不光是運(yùn)送的工具，更是儲(chǔ)存的設(shè)施，也能適應(yīng)規(guī)?；?/div> 【版權(quán)聲明】本網(wǎng)為公益類網(wǎng)站，本網(wǎng)站刊載的所有內(nèi)容，均已署名來源和作者，僅供訪問者個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞之用，如有侵權(quán)請權(quán)利人予以告知，本站將立即做刪除處理（QQ：51999076）。