干勇院士:发挥可再生能源优势,引领绿色低碳的氢能发展

碳道小编 · 2019-05-07 06:05 · 阅读量 · 383

摘要:在该产业大会上,中国工程院院士、钢铁研究总院院士干勇带来以《发挥可再生能源优势,引领绿色低碳的氢能发展》为主题的演讲。

4月22日,成都首届国际氢能及燃料电池产业大会在成都世纪城国际会议中心盛大开幕。


在该产业大会上,中国工程院院士、钢铁研究总院院士干勇带来以《发挥可再生能源优势,引领绿色低碳的氢能发展》为主题的演讲。

干勇院士表示,中国氢能基础设施发展,要发挥化工、冶金和汽车制造业大国向强国转变过程的优势,打造具备国际竞争力的氢能供应体系。

以下是本次大会干勇院士的演讲实录:

谢谢主席。很高兴和大家交流氢能发展,应该说全国产绿色,西南产佳音,咱们成都市和四川省下大力气准备把氢能及燃料电池产业做大做强,我是代表工程院来的,工程院一直也在贯彻新能源发展、可再生能源发展。我把发挥可再生能源优势,引领绿色低碳的氢能发展给大家交流一下。

我们研究世界工程科技发展趋势,第一个是能源体系,中国的工业化进程能源体系非得整理不可,中国耗能巨大,必须多元合理、绿色清洁安全高效可持续发展才行。石化能源时代向绿色能源时代转变。

我以燃煤为主题,我们整个再生能源容量在2015年已经达到全世界44%,总得是177G瓦,这两年更快。欧盟体对我们的发展感到很惊诧,每一个小时中国安装两个机组。

全世界氢能委员会成立都是大的企业集团,他们早在开始鼓吹氢能社会,所以在2050年他们预测全球的可再生能源,氢占到18%到20%,一个是减排60亿吨,我们认为可以有80亿吨到100亿吨二氧化碳排除,另外可以产生氢产业链2.5万亿左右。

固体能源以煤为主,到2050年以后固体燃料应用可能下降到零,争取到零。绿色的是液体燃料,汽油、柴油等等,现在汽油和柴油是高峰,随着往后推移到2030年逐渐下降,到2050年下降趋势比较大。另外浅色的是气体燃料,天然气、氢气等等可以减碳加氢,这个电源使用方式从集中式到分布式,从多碳到低碳。

我原来是搞钢铁的,在12年前科技部立了氢冶金专项,氢冶金和碳冶金当时在应用,我们当时是高碳,当时想用氢做还原剂,还没有想到用氢做能源,当然在高炉里面也是能源,它除了还原之外还有提供热量能源。

当时氢能成本很高,就像现在我们要讲氢能和氢燃料电池首先要把氢系统理清楚,日本原子论的时候提出高温气冷堆原子制氢能设想。日本用碘硫循环,这边产生氧气,这边产生氢气,只要有高温存在,这个反应堆就能持续下去。我们看宝钢和清华大学悭吝打造核冶金联盟。国外的氢能发展大家很清楚,日本率先把氢能发展作为一个国家战略,他将氢能体系与燃料电池汽车并重。日本大家知道最近动作很大,他们在澳大利亚买进低价的核煤矿,在那里制氢液化,然后运回日本。日本的国家署布局很好,他们认为燃料电池在家庭当中应用,并且同时产生热能,燃料同时产生效应可以达到90%,这是家庭和交通。

美国在能源部也实现对氢能燃料电池规划,他们在1974年组织了国际氢能协会,2018年美国全国氢与燃料电池日,该项目重点在美国多个项目实现,大规模廉价氢气生产运输和储存应用。另外它也在加注,总氢能加注量超过670万公斤,也就是6700吨左右。另外它的燃料电池系统在二级电能叉车这方面的运用在不断提升,降低加氢时间,提升续航里程。另外固定式发电家庭用的也在凸现。

德国可再生能源占比高,加氢站规划完备。德国的宝马已经有了成熟新能源汽车,续航里程奔驰达到478公里。他们的电转气技术非常成熟,成本也在不断降低。它耗电315千瓦就可以产生60平方米标准化立方米氢气,算一算每一立方米氢气5度电左右,11.2氢气就是一公斤。

韩国的燃料电池车也在作为国家战略开始推进,它组织了整个联盟,发表了韩国氢能设计方案,2025年政府资助为主,加气站200座,燃料电池车10万辆,2030年要进入氢能社会,加氢站覆盖全国,建立全规模氢能管道。

我们也进入国际合作组织。国际的氢能与燃料电池伙伴计划也在开始进行,18个成员国在制定统一规范和标准。

我认为国内的氢能发展要注意,氢能为什么热,因为交通找到了它的使用通道,原来氢能大家知道很好,但是用不起,因为它是二次条件成本高,现在有通道以后可以产业化,12年前国家政协副主席徐匡迪副主席搞了氢能,他准备用上海宝钢焦炉煤气来解决上海的氢能源汽车,但是当时的交通技术、氢燃料电池技术没有打通,但是我们要感谢日本的丰田,他一直坚持汽车氢燃料电池工业化进程,现在已经完全打通。

现在不同的驱动力,有技术和产品驱动,还有环保要求的驱动,当然也有环保和技术产品驱动同时驱动,华东产业集群开始启动,这是以环保驱动为主。山东包括华中、华南,华南是广东和深圳、佛山,特别是佛山进行得很快,他们主要的目的除了本地公交车示范以外,它要摸清楚整个氢能占比;政府政策制定;加氢、运氢、储氢的标准体系,它是以产品为主要驱动,因为现在氢能还没有找到便捷廉价的来源,京津冀在进行。今天我们看到西南氢能产业集群正在兴起。

燃料电池公交车示范项目在国内都有了,包括成都。2020年国内燃料电池汽车规模预测数量可能将达到万辆级,燃料电池汽车推广,推荐目录车型已经达到24种燃料车型,其中燃客车55种,运输车19种。燃料电池的技术路线图,这是我们氢联盟和中国钢铁院集团一起做的。

科技部重点专项,已经开始启动要求2020年目标是120千瓦的燃料电池。技术成熟,而且功率密度达到3.1每升千瓦,已经开始全面启动高比例的燃料发动机,它的开发与验证建设开始了。燃料电池包括双极板,我认为最近发展的最快是双方的双极板,现在钛作为双极板已经出口美国,中国的燃料电池汽车和氢能的现状,到2018年12月统计,整车企业有41家,有74款,56款是2018年年底,现在已经有70多款燃料电池车型作为推荐目录,25家燃料电池系统,14座在运营的加氢站,在建加氢站20座,商业运营到了230万公里。

氢能跟锂动力电池分别在哪里,我认为氢能的重点在重卡和公交、大巴、物流上,乘用车一下很难进入市场,而且加氢站布局是最大限制环节。我们锂动力电池为什么家庭版高潮还没有完全到来,就是因为充电桩,充电桩系统按道理比加氢站要简单得多,所以我们认为重点卡车、续航里程600公里到1千公里,我们要用氢燃料电池代替柴油车,但是在乘用车上我认为还是锂动力电池为主体。

国内主要港口物流量大,总得加起来煤车运输30吨,运距1千公里,我们需要的柴油200万吨,特别是唐山地区在雾霾形成带上,它的柴油车运输量很大,有1.3亿吨钢,运输物流量大以后整个雾霾的来源交通占了29%到33%,柴油车在里面占了70%,虽然它的数量仅仅是汽车数量1/10不到。所以比如在唐山1.3亿吨钢,还有焦炭现在是3600万吨,它要是增加5千万吨,焦炭量每年产生纯氢能3万吨左右,所以这个城市可以首先解决氢燃料电池。因为到2019年12月31日环保部已经让唐山停止柴油车运行,如果哪一个钢厂不停止柴油车要关门,他现在有一个政策“公改铁”,就是公路改成铁路运输,但是这样成本很大,并且超短途进不了,从港口进来可以用铁路,但是钢材发出去千家万户还得用汽车,所以“公改铁”只是一个阶段方案,而“柴改氢”是一个彻底方案,所以我们现在在关注国际上重型卡车的产业化。

国际上,丰田、现代和尼古拉等公司,已经在陆续研发出重卡,有望实现商业化应用。柴油车完全可以被氢燃料汽车替代,北京马上就能感受到空气的干净程度增加了。所以现在的主流车系开始技术储备、验证,但是车辆补贴周期长,垫资严重,车辆与基础设施发展不协同,特别是氢系统。

锂动力电池我们开始忽略了充电桩配套,到现在充电桩配套也不完善,北京部长级楼里充电桩一会儿收费1.2元一度,一会儿收费1.6元一度,管理还没有统一。

氢是非同小可的,人类立志把氢作为能源使用,所以氢能的管理体系和运行体系非常重要。所以对中国氢能基础设施建设,我认为要抓在前面,现在抓燃料电池很好,我们鼓励这种积极性,但是注意你的燃料电池现在开始启动,你要看看国际上燃料电池水平到了什么程度,你很难超越,实际上丰田已经把所有专利渠道封锁,现在它把专利放开,允许你使用,但是真正到关键技术的时候它会限制你,首先解决氢能系统,我觉得这个是燃料电池预速则达,又能加速,又能完成氢燃料电池所用。

山东、河北应该是环保驱动,它是技术双驱动,首先定位战略要准,不是我搞几个燃料汽车就行了,老运行示范线不行,我要对这个地区总环保条件提高多少,第二我整个区域氢能布局。最低成本氢怎么来?有管网,有液态等等,还有制氢的路线非常多。

广东当时对标加州,现在它已经建成了20座加氢站,它的补贴每天加一吨加氢站补贴800万,每天到500公斤加氢站他补贴500万,广东佛山好。另外今年年底佛山要达到1千辆公交车。这个跟加州补贴一样,加州提供车的补贴到了15000美元一车辆,而且有的可以不要钱可以免费加氢,所以对标美国加州很好。

海南现在开始启动,海南的环保驱动是海岛特色,环岛高速,燃油车禁售,它首先制定2030年禁止燃油车上岛的时间表,整个海南岛循环高速612.8公里正好在新能源汽车续航里程范围内,四川省的能源情况也不错,水气都是氢的能源。

四川省的定位应该怎么办?要形成三纵三横输气干线为主体,天然气可以和氢气管网同时运行,也可以把氢气放在天然气管网里面共同运输,可以混合用,也可以分开,因为密度不一样。

四川省能源基本情况我不说。能源运输2020年要下降,这个建设为四川省潜能背景发展提供了非常重要的条件,它的气源丰富,它有气水发电,还有页岩气、天然气运输使用。它可以有两个目标,第一个环保目标,要统一部署解决整个省环境情况,第二当然也有技术输出能力。

我认为佛山搞一个小地区,它现在氢能不考虑,它主要考虑燃料车,四川不行,要同时启动,而且你的氢能体系一定要统一部署,不能各自为阵。

制氢的加氢站输氢技术现在很多,有气体液氢和固定储氢技术。四川省我们有一个建议,准确定位四川氢能发展的位置,一个是可再生能源制氢加装备制造;第二建设四川特色人才结构、合作方式;第三明确四川的特色技术路线;第四,做好四川特色省级规划;第五,加强国内外深度协同合作。

清洁能源输出大省优势为周边能源机构调整提供氢能保障,我觉得要起到这个作用。你和山西很相似,山西的煤能源很大,山西省以后把输出煤变成产出氢气。另外加入碳交易机制可以在氢能当中应用,把氢能进行市场化,降低氢能成本。

现在中国的问题在哪里?就是我有一两个人我就成立一个公司,所以我们可以集中力量办大事,但是我们不能集中力量办精确小事,这里面有些比如氢燃料电池要高水平,要大大降低成本,有竞争力,这个不是小事,力量很分散,所以应该集中力量。明确四川特色氢能技术路线。在后续研究中,应该围绕以下重点展开。要弃水电,氢能混合燃气应用;天然气氢能;长线管线及氢气氧气平衡系统;天然气输氢及应用;液氢能系统。

做好四川特色的特色规划,不仅考虑四川省内氢能发展,还需辐射周边。明确加氢站和制氢工厂的土地政策和监管政策。补贴政策应重点鼓励技术路线的实现,通过重大工程,突破管网和液氢技术。

最后建议四川省政府搭建长效的省级氢能平台,以重点项目为抓手,发挥四川省内资源,同时吸引国内外优势资源参与一起来,建议该平台加入中国氢能和燃料电池产业联盟,你们已经加入了。与日本、美国和欧洲等氢能组织建立联系,吸引国际人才和公司到四川合作和落户,共同突破一些工程技术的难题。像山东潍柴、上海做氢走廊是整体规划,做得非常不错,山东潍柴可能最后形成一个最佳的氢能供应网络,为它的燃料车在全线运行打下坚持基础、有长久的竞争力。

中国市场推动巨大,氢能源技术前景广阔,最有可能率先进入氢能时代,与四川省利益密切相关。我们祝四川成都氢能产业高速发展,在国内做出样板。

我的发言就到这里,谢谢大家!

来源:蓝海长青智库

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