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發展氫能真的有必要嗎?

2019-12-27 14:35  來源:高工氫燃料電池  瀏覽:  

1、發展氫能真的有必要嗎?

近半年來,我見了好多國外大企業CEO,比如BP、殼牌、西門子、法國EDF、美國AP等大型能源公司,都來找我談氫能。歐洲出了很詳細的大規劃,面向低碳轉型的全方位技術一攬子計劃,還專門有氫能和燃料電池的專項。很多中國能源大企業開始比汽車企業更加積極的介入氫能。

我個人認為,氫能是新能源技術體系的重要組成部分,如果把氫能跟化石能源相連,這個意義是不大的。重要的是,通過氫能把可再生能源發的不穩定的電,通過電解水制氫把它轉換成氫能。所以氫能的合理性取決于它在可再生能源轉型中的大規模能量儲存。

其實已經有電池在小規模、短周期儲存方便表現優秀,但是大規模、長周期需要氫能,尤其是中國西北部的這些集中式的,一望無際的光伏和風電,需要大規模、長周期的儲存。另外,氫能有多元化利用需求,它不僅僅是車要用,將來發電、航空、供熱、工業原料、農業化肥、甚至醫學、煉鋼等都要用。

從固定式儲能角度看,氫能有幾個優點:第一,儲氫比電池儲電要便宜。如果車下儲能的話,大概要差一個數量級,就是10倍的關系,因為一公斤氫是34度電,大家知道再便宜的電池,要是儲能電池怎么也得800元,目前因為它是長壽命,儲能電池一般要9000次循環壽命,所以一般要1元/瓦時以上,1千瓦時約需1000元,而氫能儲能裝置大概儲1千瓦時能量約需100元(當然車載的時候情況不一樣,因為車載由于體積限制加之氫燃料電池發電效率比電力電池儲電效率低,所以會下降到3至5倍);第二,跟儲電有互補性。電池是高頻雙向調節,氫能是低頻調節,這兩個是互補的;

第三,作為商品的屬性更好,比如現在日本從澳大利亞購買液氫。與電比,氫相對作為一個商品屬性會更好;第四儲運方式靈活多樣,有特別不合理的,但是也有合理的,現在在這上面爭議很多,比如長管拖車,不經濟,要是做管道運氫,建設成本又太高,所以非常糾結,當然這就要創新了。比如可以長途輸電、當地制氫;西部2000公里先把電輸到北京附近再制氫,無論在哪里制氫對電網負荷的調節作用是類似的。現在國家電投已經在做示范。

為什么儲能這么重要,因為可再生能源發電電價將來會極其便宜,儲能的成本反倒會占很高的比例,所以我們看一種儲能方式好不好,要看全鏈條,也就是可再生能源生產、運輸、儲存等全鏈條成本。也許有人會說,太陽能電池出來就傳輸過來充電多好,干什么還制氫?其實只要電的成本足夠低,制氫效率損失導致成本增加,但儲存的成本可能高好幾倍了,關鍵是看各自占比是多少。

今年由于氫能熱,還有純電動汽車補貼退坡,所以幾個疊加起來氫能燃料電池汽車就變成了熱點。但是也有很多人提出質疑,嚴重質疑,其中有一些觀點看上去也是有道理的。所以既受吹捧、也受質疑。其實它既不是那么好,也不是那么差,關鍵是找到平衡點。

2、氫能燃料電池現實技術及經濟性面臨挑戰,突破口在哪?

首先在棄風棄電棄水和副產氫富余的地方,盡量在當地使用,別運,一運就貴了。盡量是低成本、高安全儲氫瓶能夠覆蓋的里程范圍,比如35兆帕的氫瓶已經比較便宜了,可以用了。最好在溫度較低的北方地區,為什么?燃料電池有百分之四五十是廢熱,這個在南方就不好用了,在北方可以用來取暖,相比于純電動在北方還得用電來供暖,驅動與供暖雙重壓力下掉電嚴重,所以燃料電池在這些地方是有競爭力的。

還有地方政府愿意支持并且有大型能源企業愿意建加氫站。滿足這些條件的就是市場突破口。現在還不是大范圍全面鋪開的時候,而是要重點突破,示范帶動,以點帶面,行穩至遠,避免大起大落。氫能燃料電池汽車下一個目標重點是冬奧會的氫能示范,這是全球最大規模的氫能燃料電池示范,只要把這件事做好,氫能汽車后面的發展就會比較順利。

為什么要搞新能源汽車呢?新能源汽車只有在向可再生能源低碳轉型的時候,它的優勢才會凸顯。不僅僅是它要用新能源,而且它會反過來推動新能源的轉型,如果它沒有這個反作用的話,好像意義也沒那么大。所以基于可再生能源,動力蓄電池和氫能成為儲能的優先選擇,純電動汽車、燃料電池汽車成為智能低碳能源系統的互動終端,新能源汽車的優勢才會凸顯。

從長期看,當可再生能源發電量比例足夠高,比如超過50%,大概2035年就可以達到,因為國家能源革命規劃就有這么個目標。另外,可再生能源發電的成本足夠低,低到多少呢?比如說1毛錢,現在目標是2毛錢,比如青海那邊上網電價,國家電投提出“2毛錢戰略”,我們現在跟能源企業比較緊密,所以這些我們是比較清楚的。可再生能源將來是可以做到1毛錢的。

另外,儲能成本在可再生能源制、運、儲、運全鏈條綜合成本中占比足夠高,假設占到50%—70%,當電價足夠低的時候,儲能成本占比就上來了。還有一條,燃料電池的效率也足夠高,日本提了一個很激進的目標,60%到80%,這樣一來技術經濟性就很優異了。

但是這需要科學技術的新突破,戰略思維的新理念和商業化的新模式,這個不是一蹴而就的,需要時間。目前發展燃料電池汽車的現實挑戰還是氫能燃料電池全鏈條的技術經濟性。

3、燃料電池汽車成本高、加氫難,況且已經有純電動了,為什么要發展?

我們要給氫能燃料電池汽車定位。什么情境下它有優勢呢?前面說儲電比儲氫是要貴的,所以里程越長,當然收益就越大,但是純電動除了電池就是電機了,氫燃料電池汽車除了儲氫瓶還有一個燃料電池發動機,所以燃料電池是固定成本,不管你多長這個成本總是要的,就是說儲氫的成本隨著里程的增長可以累集出收益,來抵銷掉燃料電池成本,這是平衡點,這個平衡點對乘用車來講中長期看是500公里左右。

但是商用車需要能量多,所以它的平衡點里程就比較短一點,比如二三百公里就到平衡點了,所以相對而言,氫燃料電池動力系統更適合于長途、大型、高速重載,應用于重型車,既柴油車。而鋰離子電池最適合汽油乘用車。

有人說燃料電池替代柴油機有必要嗎?柴油車規模總共就沒多少,大家可別小瞧,雖然柴油車的數量比汽油車小很多,但是柴油消耗的總量,就是車用柴油與汽油消耗總量是差不多的,一輛柴油車至少頂10輛乘用車的油耗,排放總量也差不多,所以意義還是很大的。除此之外,還有輪船、飛機、潛艇、火車、作業機械等。

中國燃料電池商用車已經居世界首位,4000輛,已經是全球最高的了,所以我們要繼續朝這個方向努力。燃料電池發動機的成本也在快速下降,現在跟5年前比成本大約已經降了一半,今后5年還要降一半以上。其實很多材料和部件是由于進口成本高,比如質子交換膜,進口一平方米2500元,現在變成國內產,就1000元以內了,所以這個大家要有信心。

4、燃料電池發展起來,鉑資源會成為稀缺資源?

公眾擔心全球鉑資源稀缺,其實現在全球每年生產8000萬輛汽車,大多要用鉑催化劑。但基本不消耗鉑,是循環使用它。當然燃料電池用鉑用量在初期比現在內燃機用的量大多了。但燃料電池已經從每千瓦1克鉑,現在下降到0.3克了,下一步目標是0.1克,就是跟我們大型商用車的柴油機的催化轉化器已經有點接近了,所以這不是一個特別擔心的問題。

中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高

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