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    氫能大規模商用還要多久?
    來源:中國能源報 日期:2021-06-02 字號:[ ]
      “發展氫能,尤其是發展燃料電池汽車,逐步改變我國交通運輸工具的能源結構是一項龐大的社會系統工程。”“發展氫能及燃料電池汽車,是我國實現碳達峰、碳中和的重要戰略措施,是改變我國交通工具能源結構的社會性系統工程。”在近日舉辦的中關村氫能發展論壇上,與會專家反復強調了氫能產業對我國能源低碳轉型發展的重要性。
      但事實上,經過數年發展,我國氫能產業雖在技術創新及政策環境等方面迎來一定突破,但始終未能得以大規模應用。相關數據顯示,截至 2020 年底,我國建成加氫站 128 座,氫燃料電池汽車累計保有量達 7000 多輛,與此同時,氫燃料電池汽車的產銷量自去年開始一直未能恢復到可觀的水平。因此,如何激發下游市場需求、促進氫產業鏈的全面發展,讓氫能的應用規模獲得質的飛躍,是氫能行業需要持續面對的挑戰。

    “氫替代”助力碳減排

      中國工程院院士彭蘇萍指出,我國能源體系以化石能源為主,碳排放壓力巨大,同時,我國70%和40%以上的石油、天然氣對外依賴度現狀不能滿足最基本的能源安全需求。“要實現'碳達峰、碳中和'目標,就要把清潔能源的規?;突茉吹那鍧嵒Y合起來。大力發展氫能和燃料電池產業,也是重要舉措。”
      中國工程院院士曹湘洪表示,發展氫能能夠顯著減少化石能源的碳排放,提高化石能源使用效率。“例如在鋼鐵生產中,氫可以替代焦炭作為還原劑,實現從碳冶金到氫冶金的轉換,數據顯示,全球平均每生產1噸鋼會排放1.8噸二氧化碳,相比傳統的碳冶金,氫冶金最高可減少85%以上的二氧化碳排放。”
      氫能將推動我國能源結構由傳統化石燃料向清潔低碳燃料轉變。中國電動汽車百人會發布的《中國氫能產業發展報告2020》預計,到2050年。氫能將占終端能源消費比例達10%,氫燃料電池汽車保有量3000萬輛,氫氣需求量6000萬噸,我國將進入氫能社會。
      中國工程院院士干勇表示,目前,氫燃料電池的研發進展和水平都在穩步推進中,而對于氫能產業在未來能否實現高質量發展,氫體系的建立尤為重要。在干勇看來,改變傳統的工程,配套設施跟進這種發展模式不行,氫的制、儲、運、加是一套新的配套系統工程,需提前布局。

    安全風險可防可控

      在氫能發展過程中,氫的易燃易爆特性引發擔憂,而這樣的擔憂也在間接阻礙氫能產業的順利發展。對此,曹湘洪表示,目前很多人擔心發展氫能的安全問題,但如果措施得當氫氣是完全可以安全利用的,從氫的物理化學性能來看,其安全風險甚至低于天然氣、汽油。
      “氫氣使用過程中的安全風險是可防可控。在使用過程中,雖然存在氫氣泄漏引發著火爆炸等風險,但過往的燃爆危險性數據表明,氫氣的安全風險并不比天然氣和汽油大。”曹湘洪解釋稱,如果氫氣發生泄漏,氫將會向上擴散,在頂層積聚,而液化天然氣會在地面聚集,遇到明火的風險性更高。
      曹湘洪指出,對于氫氣的安全風險防控有三個原則,首先是保證儲氫的壓力容器穩定可靠,防止氫氣泄漏;其次是部署靈敏可靠的氫氣濃度傳感器和火焰檢測報警系統,以便泄漏后及時發現;最后,由于金屬材料在氫氣氣氛中,達到一定壓力會發生氫脆,隨即引發泄漏的事故,因此可根據運氫設備的壓力分布和氫氣濃度,選擇合適的材料,防止氫脆的發生。

    需不斷完善技術支持系統

      預計2050年,氫能終端能源消費占比將達到10%,氫能產業在近年來的經驗累積中也取得了令人矚目的成果,但值得注意的是,氫能的應用規模仍受局限。
      “我國氫能產業的主要特征是,政府推動快速進步,煤制氫仍是主要的氫氣來源,民營企業是投資的主體,缺少核心技術和關鍵裝備,法規制度還有待完善。”曹湘洪指出,我國氫能及燃料電池汽車處于導入期,氫能產業呈快速起步態勢,一些關鍵技術、核心裝備仍落后于國際先進水平,因此必須圍繞產業鏈布局創新鏈,堅持問題導向,明確研究方向,加強產業鏈合作,夯實支持我國氫能產業的技術基礎。此外,對于不同副產氫高效低成本的純化技術,前瞻性的電解水制氫技術,以及固體氧化物電解水制氫技術等,都需要持續的研發創新。
      干勇也指出,我國氫能產業中,70MPa儲氫瓶,壓縮機、加氫機、膜電極的噴注設備,以及燃料電池的系統檢測等,與國外相比差距較大。不過,干勇樂觀估計稱,如果持續加大技術投入與政策支持,未來兩三年之內,我國在這些領域的技術水平將與國外不相上下。
      “總之,氫能開發利用是一項系統工程,必須有完整的、系統的技術支持,要針對我國存在的問題和差距,加大研發投入,開展協同創新,組織聯合攻關,形成支持氫能開發利用的系列技術。”曹湘洪表示。


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