1升液氫只有70克，而能量密度卻是普通汽油的3倍，可以用于航天、航空等高速運(yùn)輸工具。
作為清潔的二次能源，氫能可以廣泛應(yīng)用在燃料電池車(chē)輛、發(fā)電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。規(guī)模化儲(chǔ)存的特性讓它可以部分替代石油和天然氣，對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化和保障能源供應(yīng)安全等具有一定的支撐作用，已逐步走進(jìn)了人們的生產(chǎn)生活，成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家追逐的能源新寵。
氫能產(chǎn)業(yè)有多重要？“2050年氫能在我國(guó)終端能源體系中將占10%-15%，成為我國(guó)能源戰(zhàn)略重要組成部分，與電力協(xié)同互補(bǔ)，共同成為我國(guó)終端能源體系的消費(fèi)主體，可以帶來(lái)十幾萬(wàn)億的新興產(chǎn)業(yè)。”中國(guó)工程院院士干勇這樣說(shuō)。
“氫能熱”已驅(qū)動(dòng)國(guó)際大牌石油公司試水，中國(guó)石油公司自然也不甘落后，但石油公司能玩轉(zhuǎn)氫能嗎？
日前，在中國(guó)石化舉辦的氫能戰(zhàn)略研討會(huì)上，多位院士和專(zhuān)家、企業(yè)主們就此展開(kāi)熱議。
“成本高、運(yùn)輸難”
中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書(shū)預(yù)計(jì)：到2050年，氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸，年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值將達(dá)到12萬(wàn)億元，全國(guó)加氫站達(dá)到1萬(wàn)座以上，交通運(yùn)輸、工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)氫能的普及應(yīng)用，燃料電池達(dá)到520萬(wàn)輛/年，固定式發(fā)電裝置2萬(wàn)套，燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能550臺(tái)套/年。6000萬(wàn)噸氫利用，可減排約7億噸二氧化碳。
目前制氫的主要來(lái)源：化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫、生物質(zhì)制氫等。
制取氫的經(jīng)濟(jì)性如何呢？根據(jù)業(yè)內(nèi)人士測(cè)算，不同原料制取一公斤氫的成本從高到低依次為：電解水制氫48.27元；煤制氫26.32元；天然氣制氫28.11元；乙醇制氫27.6元。 其中，化石燃料制氫與工業(yè)副產(chǎn)制氫以較低的成本占據(jù)制氫結(jié)構(gòu)的主體地位。但化石能源面臨著碳排放問(wèn)題，未來(lái)碳捕捉技術(shù)有望解決二氧化碳排放問(wèn)題，但也會(huì)增加制氫成本。
“低成本制氫是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵”。中國(guó)工程院院士顧大釗指出?，F(xiàn)實(shí)是多數(shù)制氫成本方式還不具備競(jìng)爭(zhēng)力。比如，按照中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授彭蘇萍的測(cè)算，燃料電池車(chē)用氫成本控制在40元/公斤才有競(jìng)爭(zhēng)力。
另外值得注意的是，有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出， 未來(lái)可再生能源可能會(huì)變成制氫的主要方式，在經(jīng)濟(jì)性上將明顯強(qiáng)于化石能源。
雖然氫氣很輕，但儲(chǔ)運(yùn)起來(lái)并不輕巧，也是氫作為能源最大的應(yīng)用難點(diǎn)之一。目前主要有液氫、高壓氫瓶、金屬儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物等儲(chǔ)氫模式。氫液化能量消耗比較高，高壓瓶?jī)?chǔ)運(yùn)價(jià)格相對(duì)低廉，但主要適合中小量氫的儲(chǔ)運(yùn)，是我國(guó)目前主要儲(chǔ)氫方式。中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化物所研究員衣寶廉等業(yè)內(nèi)人士建議，對(duì)于長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸氫應(yīng)探索天然氣管網(wǎng)運(yùn)輸。
關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備“卡脖子”
讓院士們擔(dān)憂的是，目前“卡脖子”問(wèn)題分布在氫能產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從制氫、儲(chǔ)氫到加氫，亟需打破國(guó)外技術(shù)壟斷。“技術(shù)瓶頸是導(dǎo)致氫能產(chǎn)業(yè)成本居高不下的原因，特別是氫儲(chǔ)運(yùn)、燃料電池及電解技術(shù)均亟待突破。”彭蘇萍說(shuō)。
總體上看，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平在一些方面還存在不小的差距。干勇說(shuō)，一些與氫相關(guān)的關(guān)鍵材料都與國(guó)外存在差距，比如，氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等；燃料電池方面，耐久性壽命比國(guó)外產(chǎn)品要短；在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，車(chē)載儲(chǔ)氫罐與國(guó)外具有一定差距，還達(dá)不到完全工程化。還有固定式、移動(dòng)式的氫氣存儲(chǔ)裝置、加壓和加注設(shè)備，這些零部件的耐久性和可靠性還要形成技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到批量化、商業(yè)化的應(yīng)用；加氫機(jī)和氫氣壓縮機(jī)，燃電電池系統(tǒng)檢測(cè)和氫氣檢測(cè)和國(guó)外差距都比較大。
干勇舉例說(shuō)，燃料電池的關(guān)鍵材料——膜電極，是燃料電池里最昂貴的部件，以1000套的生產(chǎn)能力來(lái)算，膜電極占78%的成本，即使到50萬(wàn)套也占62%。我國(guó)制訂了支持膜電極發(fā)展中長(zhǎng)期計(jì)劃，但有些指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到，投入不夠，大型企業(yè)的介入也不夠。
彭蘇萍進(jìn)一步指出，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)缺乏對(duì)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的深入研究，沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)規(guī)模試驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集、技術(shù)改進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)積累等階段，基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和成果經(jīng)驗(yàn)缺乏，亟需構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈和關(guān)鍵材料自主核心技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)。
可參與全產(chǎn)業(yè)鏈
敢玩氫能得有底氣，石油公司有哪些優(yōu)勢(shì)呢？
首先是資源和成本。彭蘇萍說(shuō)，石油企業(yè)是油氣資源的上游生產(chǎn)者，本身?yè)碛匈Y源，具備以相對(duì)較低成本生產(chǎn)氫氣的條件，目前，利用油氣制氫的成本略高于煤，是電解水制氫成本的1/3到1/4。
其次是龐大的加油站網(wǎng)點(diǎn)。氫能目前更多應(yīng)用在車(chē)用燃料電池上，但是建一座加氫站的成本都要上千萬(wàn)元，而石油公司遍布全國(guó)的加油站，直接就地利用，加氫和加油共建，或者加油、加氣、充電和加氫混合，可以省下不少錢(qián)。目前，中石油中石化已經(jīng)在開(kāi)展這些業(yè)務(wù)。
最后是橫貫?zāi)媳钡奶烊粴夤芫W(wǎng)。氫的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也是關(guān)乎氫能成本的關(guān)鍵因素，地下數(shù)萬(wàn)公里的天然氣管網(wǎng)，可以規(guī)?；\(yùn)輸氫，對(duì)石油公司來(lái)說(shuō)是一大優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)石化是國(guó)內(nèi)較早涉足氫能的石油公司，先天的優(yōu)勢(shì)加之領(lǐng)導(dǎo)層的重視，這兩年得以快速發(fā)展。中國(guó)工程院院士、中國(guó)石化集團(tuán)董事長(zhǎng)張玉卓介紹，目前中國(guó)石化每年氫氣的產(chǎn)量約300萬(wàn)噸，占全國(guó)氫氣產(chǎn)量的14%左右。擁有3萬(wàn)多座加油站，目前已建成若干油氫合建示范站。
也就是說(shuō)，無(wú)論是上游制氫還是中游或者下游的應(yīng)用，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)石油公司均可參與。“我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于培育階段，需要有實(shí)力的大型企業(yè)來(lái)承擔(dān)示范任務(wù)，擔(dān)當(dāng)產(chǎn)業(yè)排頭兵。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主任蘇義腦說(shuō)。這對(duì)家底豐厚的石油公司的來(lái)說(shuō)，也是一大優(yōu)勢(shì)。
但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向如何選擇、發(fā)展路徑如何優(yōu)化、發(fā)展時(shí)機(jī)如何把握，仍然存在疑問(wèn)甚至爭(zhēng)議。
作為清潔的二次能源，氫能可以廣泛應(yīng)用在燃料電池車(chē)輛、發(fā)電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。規(guī)模化儲(chǔ)存的特性讓它可以部分替代石油和天然氣，對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化和保障能源供應(yīng)安全等具有一定的支撐作用，已逐步走進(jìn)了人們的生產(chǎn)生活，成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家追逐的能源新寵。
氫能產(chǎn)業(yè)有多重要？“2050年氫能在我國(guó)終端能源體系中將占10%-15%，成為我國(guó)能源戰(zhàn)略重要組成部分，與電力協(xié)同互補(bǔ)，共同成為我國(guó)終端能源體系的消費(fèi)主體，可以帶來(lái)十幾萬(wàn)億的新興產(chǎn)業(yè)。”中國(guó)工程院院士干勇這樣說(shuō)。
“氫能熱”已驅(qū)動(dòng)國(guó)際大牌石油公司試水，中國(guó)石油公司自然也不甘落后，但石油公司能玩轉(zhuǎn)氫能嗎？
日前，在中國(guó)石化舉辦的氫能戰(zhàn)略研討會(huì)上，多位院士和專(zhuān)家、企業(yè)主們就此展開(kāi)熱議。
“成本高、運(yùn)輸難”
中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書(shū)預(yù)計(jì)：到2050年，氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸，年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值將達(dá)到12萬(wàn)億元，全國(guó)加氫站達(dá)到1萬(wàn)座以上，交通運(yùn)輸、工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)氫能的普及應(yīng)用，燃料電池達(dá)到520萬(wàn)輛/年，固定式發(fā)電裝置2萬(wàn)套，燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能550臺(tái)套/年。6000萬(wàn)噸氫利用，可減排約7億噸二氧化碳。
目前制氫的主要來(lái)源：化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫、生物質(zhì)制氫等。
制取氫的經(jīng)濟(jì)性如何呢？根據(jù)業(yè)內(nèi)人士測(cè)算，不同原料制取一公斤氫的成本從高到低依次為：電解水制氫48.27元；煤制氫26.32元；天然氣制氫28.11元；乙醇制氫27.6元。 其中，化石燃料制氫與工業(yè)副產(chǎn)制氫以較低的成本占據(jù)制氫結(jié)構(gòu)的主體地位。但化石能源面臨著碳排放問(wèn)題，未來(lái)碳捕捉技術(shù)有望解決二氧化碳排放問(wèn)題，但也會(huì)增加制氫成本。
“低成本制氫是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵”。中國(guó)工程院院士顧大釗指出?，F(xiàn)實(shí)是多數(shù)制氫成本方式還不具備競(jìng)爭(zhēng)力。比如，按照中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授彭蘇萍的測(cè)算，燃料電池車(chē)用氫成本控制在40元/公斤才有競(jìng)爭(zhēng)力。
另外值得注意的是，有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出， 未來(lái)可再生能源可能會(huì)變成制氫的主要方式，在經(jīng)濟(jì)性上將明顯強(qiáng)于化石能源。
雖然氫氣很輕，但儲(chǔ)運(yùn)起來(lái)并不輕巧，也是氫作為能源最大的應(yīng)用難點(diǎn)之一。目前主要有液氫、高壓氫瓶、金屬儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物等儲(chǔ)氫模式。氫液化能量消耗比較高，高壓瓶?jī)?chǔ)運(yùn)價(jià)格相對(duì)低廉，但主要適合中小量氫的儲(chǔ)運(yùn)，是我國(guó)目前主要儲(chǔ)氫方式。中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化物所研究員衣寶廉等業(yè)內(nèi)人士建議，對(duì)于長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸氫應(yīng)探索天然氣管網(wǎng)運(yùn)輸。
關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備“卡脖子”
讓院士們擔(dān)憂的是，目前“卡脖子”問(wèn)題分布在氫能產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從制氫、儲(chǔ)氫到加氫，亟需打破國(guó)外技術(shù)壟斷。“技術(shù)瓶頸是導(dǎo)致氫能產(chǎn)業(yè)成本居高不下的原因，特別是氫儲(chǔ)運(yùn)、燃料電池及電解技術(shù)均亟待突破。”彭蘇萍說(shuō)。
總體上看，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平在一些方面還存在不小的差距。干勇說(shuō)，一些與氫相關(guān)的關(guān)鍵材料都與國(guó)外存在差距，比如，氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等；燃料電池方面，耐久性壽命比國(guó)外產(chǎn)品要短；在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，車(chē)載儲(chǔ)氫罐與國(guó)外具有一定差距，還達(dá)不到完全工程化。還有固定式、移動(dòng)式的氫氣存儲(chǔ)裝置、加壓和加注設(shè)備，這些零部件的耐久性和可靠性還要形成技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到批量化、商業(yè)化的應(yīng)用；加氫機(jī)和氫氣壓縮機(jī)，燃電電池系統(tǒng)檢測(cè)和氫氣檢測(cè)和國(guó)外差距都比較大。
干勇舉例說(shuō)，燃料電池的關(guān)鍵材料——膜電極，是燃料電池里最昂貴的部件，以1000套的生產(chǎn)能力來(lái)算，膜電極占78%的成本，即使到50萬(wàn)套也占62%。我國(guó)制訂了支持膜電極發(fā)展中長(zhǎng)期計(jì)劃，但有些指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到，投入不夠，大型企業(yè)的介入也不夠。
彭蘇萍進(jìn)一步指出，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)缺乏對(duì)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的深入研究，沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)規(guī)模試驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集、技術(shù)改進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)積累等階段，基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和成果經(jīng)驗(yàn)缺乏，亟需構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈和關(guān)鍵材料自主核心技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)。
可參與全產(chǎn)業(yè)鏈
敢玩氫能得有底氣，石油公司有哪些優(yōu)勢(shì)呢？
首先是資源和成本。彭蘇萍說(shuō)，石油企業(yè)是油氣資源的上游生產(chǎn)者，本身?yè)碛匈Y源，具備以相對(duì)較低成本生產(chǎn)氫氣的條件，目前，利用油氣制氫的成本略高于煤，是電解水制氫成本的1/3到1/4。
其次是龐大的加油站網(wǎng)點(diǎn)。氫能目前更多應(yīng)用在車(chē)用燃料電池上，但是建一座加氫站的成本都要上千萬(wàn)元，而石油公司遍布全國(guó)的加油站，直接就地利用，加氫和加油共建，或者加油、加氣、充電和加氫混合，可以省下不少錢(qián)。目前，中石油中石化已經(jīng)在開(kāi)展這些業(yè)務(wù)。
最后是橫貫?zāi)媳钡奶烊粴夤芫W(wǎng)。氫的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也是關(guān)乎氫能成本的關(guān)鍵因素，地下數(shù)萬(wàn)公里的天然氣管網(wǎng)，可以規(guī)?；\(yùn)輸氫，對(duì)石油公司來(lái)說(shuō)是一大優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)石化是國(guó)內(nèi)較早涉足氫能的石油公司，先天的優(yōu)勢(shì)加之領(lǐng)導(dǎo)層的重視，這兩年得以快速發(fā)展。中國(guó)工程院院士、中國(guó)石化集團(tuán)董事長(zhǎng)張玉卓介紹，目前中國(guó)石化每年氫氣的產(chǎn)量約300萬(wàn)噸，占全國(guó)氫氣產(chǎn)量的14%左右。擁有3萬(wàn)多座加油站，目前已建成若干油氫合建示范站。
也就是說(shuō)，無(wú)論是上游制氫還是中游或者下游的應(yīng)用，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)石油公司均可參與。“我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于培育階段，需要有實(shí)力的大型企業(yè)來(lái)承擔(dān)示范任務(wù)，擔(dān)當(dāng)產(chǎn)業(yè)排頭兵。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主任蘇義腦說(shuō)。這對(duì)家底豐厚的石油公司的來(lái)說(shuō)，也是一大優(yōu)勢(shì)。
但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向如何選擇、發(fā)展路徑如何優(yōu)化、發(fā)展時(shí)機(jī)如何把握，仍然存在疑問(wèn)甚至爭(zhēng)議。
