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云南拟将氢能列为计划重点领域 争取打造动力电池产业群

北极星储能网  来源:云能智库    2018/8/16 8:55:03  我要投稿  

北极星储能网讯氢能作为一种二次能源的产业前景,可用于燃料电池应用场景,电解水制备氢气这一技术路线优势。这两个产业环节与云南省正在力推的打造世界一流“绿色能源牌”工程不谋而合,有望成为云南省做强做优绿色能源产业的又一重要发力点。

(来源:云能智库公众号)

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云南是发展“水电氢”的绝佳区域

众所周知,两个氢原子和一个氧原子构成了一个水分子。因此,只需要提供一定的能量(电能)将水进行分解,即可生产氢气和氧气两种气体。这一过程便是电解水制备氢气的基本原理。目前,电解水制氢是较成熟的制氢方法,该技术的优点是工艺简单,氢气产品的纯度高,一般可在99%以上。

当然,电解制氢的缺点也十分明显,能耗水平约为4.5-5.5kWh/Nm3H2(即50-67kWh/kgH2),是典型的载能产业。但与电解铝、工业硅等载能产业不同的是,氢气不仅是一种工业原料,还具有能源属性,是一种可存储、能量密度大、转化效率高、适用范围广、环保无污染的二次能源,是一种绝佳的储能

相较于其他类型的电能制备氢气,水电制氢(以下简称“水电氢”)至少具备两方面的优势,一是水电较其他类型电源本身具有一定价格优势、环保优势;二是靠近原料(水)来源地。因此,水电氢是一种极易实现规模化生产的制氢工艺。

常言道,“世界水电看中国,中国水电看西南”。至少中短期看,“西南”主要看云南和四川。这既是滇、川的骄傲,也是两省的无奈。因为两省都不是且远离我国电力负荷的中心,尤其是云南。过去多年,因水电供需两端的变化,云南和四川连年遭受“弃水”问题的困扰,资源优势转化为经济发展优势并不充分。去年,全国弃水电量高达515亿千瓦时,相当于成都市2017年的全社会用电量,其中近六成来自云南。

如何有效解决弃水问题,促进汛枯平衡,是我省做强做优绿色能源产业的关键。我们提出,降低电解水制氢成本的最优路径,是充分利用可再生能源的富余电量,以降低制氢的用电成本。如果将云南去年的弃水电量(290亿千瓦时)全部用于电解水制氢,即便以70kWh/kg的最高能耗水平计算,也可制备4.14亿公斤氢气,产生的经济效益在200亿元以上。可以说,仅制氢环节而言,作为水电大省的云南是发展水电氢的绝佳区域。

氢燃料动力或是云南新能源汽车的主攻方向

作为新能源汽车的燃料电池,是氢能主要的应用场景。过去十余年,我国新能源汽车在国家政策不断加码扶持下,发展迅猛,在新时代高质量发展的要求下,正向更高水平迈进。

2001年,中国科技部门启动了电动汽车重大专项,时任同济大学校长万钢担任该专项专家组组长,组织国内主要车企和高校、科研院所的2000多名技术骨干,组成稳定的研发队伍,逐步形成了燃料电池、混合动力和纯电动汽车等三条新能源汽车技术路线。万钢此后担任我国科技部部长,直至今年初卸任,是我国过去10余年新能源汽车产业政策制定最主要的参与者。

经过十余年的发展,我国目前上路的新能源汽车主要是纯电动汽车和插电式混合动力汽车,前者占据我国新能源汽车的87%。与之相比,以氢能为主的燃料电池汽车发展则十分缓慢,主要原因是氢燃料电池核心技术不够成熟。

此前,中国工程院院士、中国第一汽车集团有限公司总工程师、中国汽车工程学会理事长李骏曾表示,中国氢燃料电池技术与发达国家的差距主要体现在以下三个方面:

一是在氢燃料电池的双极板、膜电极组件、膜与催化剂等关键材料技术方面仍有一定差距;二是主要零部件成本居高不下,成为产业化的障碍;三是电堆总成体积功率密度低、成本高,仍需要深度技术创新。

在短中长期、不断叠加的产业政策推动下,我国新能源汽车产销量已居全国首位。去年,我国新能源汽车产量近79.4万辆、销量77.7万辆,累计推广超过180万辆,占全球市场保有量的一半以上。不过,这一全球第一的产业也存在不少问题,主要表现为:政策驱动效应过大导致技术进步缓慢,产业链上下游断层导致配套设施不完善。

目前,我国新能源汽车产业正从高速发展阶段向高质量发展阶段转变。政府也在过去十余年的发展经验上不断调整产业政策。今年2月,财政部、工信部等四部委联合发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,通过降低补贴金额、提高补贴的技术标准等措施,倒逼新能源汽车产业更高质量发展。

值得重点关注的是,这一文件对发展缓慢的燃料电池汽车给予了特殊的优惠:“除燃料电池汽车外,各类车型2019-2020年中央及地方补贴标准和上限,在现行标准基础上退坡20%。”这意味着,在我国新能源汽车开始补贴退坡的背景下,以氢能为主的燃料电池依然能够享受更优厚的财政补贴政策。

去年7月,万钢在第十九届中国科协年会上表示:“氢具有来源广泛、大规模稳定储存、持续供应、远距离运输、快速补充等特点,在未来车用能源中,氢燃料与电力将并存互补,共同支撑新能源汽车产业发展。”

云南并不是我国汽车工业重镇。今年省“两会”上,省政府提出打造世界一流“绿色能源牌”,拟通过重点打造水电铝、水电硅和新能源汽车等产业,做强做优全省绿色能源产业,促进全省产业结构优化升级。面对新能源汽车更高质量的发展要求,通过水电氢产业延伸发展氢燃料汽车产业不失为我省加快发展新能源汽车产业,甚至实现这一战略性新兴产业“弯道超车”的主攻方向。

云南培育氢能产业应注意的问题

作为能源领域一颗冉冉升起的新星,氢能或为最有前景的绿色能源。不过,就如同任何一个新事物、新产业成长壮大一样,即便前景无限美好,早期的培育发展过程仍然道阻且长。尤其在国内,政策、技术和市场(应用场景)是决定氢能产业发展进度的关键。

从现阶段来看,全国氢能产业仍处于起步阶段,相对走在前面的省份如上海、湖北、四川和山东等,但均无明显的领先优势。其中,上海市于2016年9月发布了《上海市燃料电池汽车发展规划》,短期目标是打造国内领先的氢燃料电池汽车技术示范城市,长期目标是成为具有国际影响力的氢燃料电池汽车应用城市,主要偏向氢燃料汽车应用层面。

湖北省武汉市于2018年1月发布了《氢能产业发展规划建议方案》,将以武汉经开区为核心,3年内打造“氢能汽车之都”,在研发层面实现制储氢、膜电极、电堆等核心技术达到国际先进水平。武汉是我国汽车工业基地,产业基础较好,氢能汽车也是其汽车工业转型的方向。

此外,与云南同样面临弃水问题的四川省同样提出加快发展氢能及氢燃料汽车产业,拟通过完善制氢、储氢、运氢、加氢基础设施及燃料电池应用等产业链,促进四川省加快氢能产业布局,促进四川省国家优质清洁能源基地和清洁能源示范省建设。化工工业大省山东提出,打造“中国氢谷”,推动氢能源产业有序发展,并要求省属企业先行先试,提前布局新能源领域,加强氢能源方面的研究、开发与利用。

虽然上述省份并没有哪个目前处于明显领先的位置,但它们的产业发展思路和侧重点,仍然值得研究。上海是我国经济最发达的地区,也是汽车产业层次最高的地区,其瞄准氢燃料电池产业;湖北、四川也是汽车重镇,但四川较湖北水电资源优势更明显,较前者更侧重氢能汽车下游产业,还聚焦氢气的制备、储运等上游环节;山东化工产业发达,是氢作为化学原料重要的市场,且该省国有经济在经济结构中占比较大,因此由省属企业先行先试。

与上述省份相比,云南与四川面临的情况较为相似,但工业基础薄弱、产业层次不高等劣势也较为明显。如何明确自身在氢能产业中的定位和优势,甚至创造更大的竞争优势,是我省培育发展氢能产业,打造世界一流“绿色能源牌”面临的重大命题。

目前,省科技厅正在编制 “绿色能源牌”三年科技行动计划,并把水电氢列为计划的重点领域,拟组织实施一批重大科技专项,攻克一批共性关键核心技术,争取打造动力电池产业集群。

可以说,这一思路准确抓住了我国氢能产业尤其是氢燃料电池和氢能汽车产业的痛点,同时又与我省正在力推的新能源汽车产业形成协同。但如何突出、创造云南的优势,如何通过深化改革激发更大发展活力,如何提升科技创新能力、掌握核心科技,由谁来承担产业培育的重任,甚至是否能给予承担产业培育任务的企业更多一些耐心和信心?仍然需要政府更系统、全面的规划和引导。

原标题:关于云南培育发展氢能产业的思考

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