作者:欧阳明高 来源:中国科学报 发布时间:2021/12/19 16:14:14
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氢能燃料电池车未来5年是关键决定期
欧阳明高建议地方要因地制宜、量力而行,“急功近利将欲速不达”

 

我对氢能和燃料电池总体看法是乐观的,尤其是从整个氢能产业发展来看更是如此。燃料电池是氢能产业的一部分,但它是先导和引领部分,或者说是核心部分。

氢燃料电池汽车进入大规模商业示范阶段

氢燃料电池技术在这两年有重大突破。以前我们总觉得燃料电池发展太慢了,跟动力电池没法比,现在燃料电池也到了一个技术突破的节点。电动汽车产业化现在到了爆发节点,但电池技术突破节点大概是在十多年前。也就是说,氢燃料电池技术突破的节点比动力电池晚了十多年,这是一个大致的判断。

现在氢燃料电池会进入成本下降的快速通道,这跟十年前动力电池成本开始快速下降是差不多的。

现在,氢燃料电池汽车已经进入大规模商业示范阶段。今年北京冬奥会大概有1000多辆燃料电池车示范,背后是30多个加氢站。张家口已经投入了600多辆氢燃料电池客车。

北京冬奥会的示范是全球最大的一次燃料电池汽车示范。科技部“冬奥氢能出行”示范项目,就是由我在清华大学的团队牵头。现在燃料电池车已经在为运动员服务了,我们团队在全力保证安全。

财政部等5部委开展的氢燃料电池汽车示范工程也已经启动,几个示范城市群已经开始以燃料电池商用车为主体的多元场景商业化示范。

氢燃料电池汽车的潜在发展空间

中国氢燃料电池汽车技术路线图的原规划是,2025年氢燃料电池汽车保有量发展到5~10万辆;2030-2035年间保有量增加到80~100万辆。我仍然维持这个预测,这是以商用车为主体的。

至于燃料电池轿车,要想与纯电动轿车竞争是不太可能的。现在纯电动轿车市场已经爆发,中长期看也不太可能改变为氢燃料。但是局部市场是有的,比如现在有性能很好的燃料电池轿车,今后5年卖出1万辆是可能的,毕竟燃料电池轿车的粉丝不少。

总体看,氢能燃料电池汽车关键的决定期是未来5年,2025年我们就可以做出很明确的判断。整个商用车电动化今后5年也会呈现出多元化趋势,但到2025年对商用车电动化长期路线图就会相当明确。

观察纯电动汽车普及的地图可以发现,纯电动汽车市场大都在中国长城以南、中部及东部,其他地方相对很少,那里就是氢燃料电池汽车的潜在发展空间。要努力利用这五年的窗口期,把氢能燃料电池车做起来。

氢能大战略视角:急功近利将欲速不达

应当注意的是,纯电动只需要动力电池单点突破就基本上解决问题了。而氢燃料电池汽车不仅需要燃料电池,还有氢能的制、储、运、加及车载储氢。因此,必须从氢能的大战略角度看问题。

对此,我发表三点看法。

第一,要清洁低碳、主攻绿氢、牢记发展氢能的初心使命。有时会有人反问我:纯电动车怎么不一上来就说“绿电”?原因有二:一是时代不一样,那时还没有“双碳”目标;二是纯电动汽车跟“绿电”是互动关系——光伏风电等波动性强、难储能,绿电规模上不去,而纯电动车大发展可以直接提供电池储能,电动车越多、绿电也越多,绿电越多、电动车越绿色,二者是互动增强的关系。

从碳中和与新能源革命的角度,可再生能源的载体就两个:电和氢,二者在动力和储能应用方面是互补的。储能方面,氢能是集中式、长周期、大规模储能;电池是分布式、短周期、小规模储能。另外,氢还可以做原料,化工、冶金都需要氢能。氢能的合理性主要取决于可再生能源大规模、长周期的能量储存和多元化利用需求。

然而氢的关键是成本,这取决于“绿电”成本。如果“绿电”低于0.15元/千瓦时,就能体现出经济性。这在东部、中部、南部就不易实现,但在大规模可再生能源基地如新疆、青海、西藏、内蒙、四川这些地方是容易实现的,所以,要尽可能在这些地方搞氢能。

在“绿氢”方面,我国有很大的潜力,燃料电池也有很大的拉动作用,它会拉动相应制造设备即电解槽技术的发展。甚至有的燃料电池既可以发电、又可以制氢。我们应该在可再生能源电力集中的区域,比如四川的水电、新疆的光伏、内蒙的风电,利用低成本“绿电”大规模制氢。

第二,要创新引领、自立自强,实现氢能科技的新突破。氢能与燃料电池跟电能与动力电池不一样,链条很长、难点很多,我们急需要制氢、储氢、运氢、加氢、车载储氢、燃料电池动力、氢储能系统全链条技术取得新突破。

这里要强调三个方面。一方面就是当务之急,突破现在产业化“卡脖子”问题,比如基础材料,催化剂、质子膜、碳纸、高强度碳纤维、安全阀、加氢站离子压缩机等,这些现在国内厂家还做不好,好多还要进口。第二方面是氢安全技术,要建立测试评价规范、安全监控平台、开展安全操作培训等。冬奥会氢能示范,安全保障技术就是重中之重,为此专门组织了国际氢安全专家委员会,利用全球氢安全技术与经验来服务冬奥氢能安全。第三方面就是中长期的氢能前沿科技,比如电化学制氨,比如既可以发电、又可以制氢的可逆型固态氧化物燃料电池/电解装置等。

跟动力电池相比,燃料电池的产业基础、人才队伍要薄弱很多。另外,动力电池我国总体是领先的,燃料电池我们与国外先进水平比还是有一定差距的。所以,我们要建立创新体系。当然,还要开展国际合作。

第三,市场主导、政府引导,遵循新兴产业发展规律。政府不可能像补贴纯电动车那样进行全面补贴,只能选择重点。氢能产业发展跟纯电动汽车产业发展类似,从孕育期到导入期、成长期再到爆发式增长期,要经历一个艰难的过程。

氢能汽车比纯电动汽车晚十多年,目前是产品导入期,即将进入成本快速下降的产业成长期,我们应该有信心。但要考虑到氢能全产业链相比电池产业更大的复杂性和中外技术竞争的更加剧烈性,我们也不能盲目乐观,必须努力攻坚克难。

今后5年,政府的支持和引导还是非常重要的,尤其在产业链的聚合、应用场景的规划等方面。地方政府也要因地制宜、量力而行、放长线钓大鱼,如果急功近利,将欲速不达,最后就是一地鸡毛。

还是要坚持市场主导。现在市场的突破口在哪里?长城以北、西部和西北部基本是上冬季温度低、能源基地多,同时对于可再生能源的集中度高,具有氢能生产和利用的场景,非常适合氢能全产业链发展。所以,今后5~10年,氢能市场的突破口或者宜于市场化的场景就是在可再生能源氢的富余区域,尽量在当地就近利用。对燃料电池汽车而言,最好是低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围,能够在冬天利用燃料电池的余热给车内供暖。同时。地方政府和大型国有能源企业要有意愿建加氢站。主要合适的车型是卡车、公路客车和重载货车等。

 
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