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歐陽明高:氫能燃料電池核心是技術(shù)改進和成本下降

華西都市報發(fā)布時間:2024-01-15 13:13:33

  歐陽明高:1958年生于湖北天門,新能源動力系統(tǒng)與交通電動化專家,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)車輛與運載學(xué)院教授。

  如何在用能終端實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展?作為國家能源體系的重要部分,被譽為21世紀(jì)終極能源的氫能,是當(dāng)下全球各國都在高度關(guān)注的新興產(chǎn)業(yè)。在首屆中國燃料電池汽車大會上,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)車輛與運載學(xué)院教授歐陽明高指出,燃料電池汽車的發(fā)展帶動了綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,目前中國已經(jīng)形成了涵蓋制、儲、運、加、用各環(huán)節(jié)完整的氫能源電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈,從全球看,我國是燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈最完整的國家之一。

  “一方面,近年來氫燃料電池汽車相關(guān)技術(shù)水平大幅提升,百公里氫耗從26公斤下降到7.1公斤,續(xù)航里程從100公里提高至500公里,推動60多家整車企業(yè)推出燃料電池汽車,并催生了70多家燃料電池發(fā)動機相關(guān)企業(yè)。另一方面,以氫能交通為先導(dǎo),從燃料電池客車到佛山的輕軌車再到北京運行的冷藏車,氫燃料電池汽車已經(jīng)具備經(jīng)濟性。”

  歐陽明高表示,從氫能冷熱聯(lián)供系統(tǒng)、調(diào)峰系統(tǒng)、氫儲能系統(tǒng)到氫能煉鋼、氫能船舶、氫能無人機,氫能示范正在向多領(lǐng)域擴展。

  “對新能源汽車推動作用最大的是示范城市群”

  作為國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要載體,氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向。而燃料電池汽車作為氫能應(yīng)用的先導(dǎo)領(lǐng)域,已成為全球高度關(guān)注和爭先布局的新興產(chǎn)業(yè)。

  2020年,財政部、工信部、科技部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》,并于2021年先后批復(fù)了京津冀、上海、廣東、鄭州、河北五個城市群,啟動了燃料電池汽車示范工作。

  在示范政策支持下,我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國現(xiàn)存新能源汽車相關(guān)企業(yè)92.68萬家。

  近十年,國內(nèi)新能源汽車相關(guān)企業(yè)注冊量呈逐年增長態(tài)勢。據(jù)記者不完全梳理,2020年-2022年,我國新能源汽車相關(guān)企業(yè)分別新增8.18萬家、17.75萬家、24.69萬家,同比分別增長73.93%、116.99%、39.12%。2023年我國新能源汽車相關(guān)企業(yè)注冊量首次突破30萬大關(guān),同比增長25.26%。

  值得注意的是,從區(qū)域來看,山東現(xiàn)存9.85萬家新能源汽車相關(guān)企業(yè),位居第一。廣東、江蘇分別現(xiàn)存9.08萬家、6.92萬家新能源汽車相關(guān)企業(yè),分別位居第二、第三。其后是海南、浙江、河南、四川等地。

  公開數(shù)據(jù)顯示,截至2023年10月,我國氫燃料電池汽車?yán)塾嬩N售18197輛,僅次于韓國的3.4萬輛,成為全球第二大燃料電池汽車市場;累計建成加氫站417座,位居全球首位,相比2022年底增加63座。

  在歐陽明高看來,對新能源汽車推動作用最大的是示范城市群,預(yù)計到2025年,現(xiàn)有的5個示范城市群會推廣3.5萬輛燃料電池汽車進行商業(yè)化示范應(yīng)用,這也會帶動市場化的發(fā)展。“尤其是隨著風(fēng)電、光伏等可再生能源的發(fā)展,以綠電制綠氫將進一步推動氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”他說。

  “中國去年可再生能源發(fā)電裝機容量達到14.5億千瓦,按照這個速度,中國2030年風(fēng)電、光伏等產(chǎn)生的可再生能源發(fā)電量會達到21億-25億千瓦,這也意味著,風(fēng)、光發(fā)電占比將達到25%-30%,加上水電會超過50%,甚至55%。”

  歐陽明高解釋道,當(dāng)波谷的電價降到1毛5,就是綠電制綠氫的核心轉(zhuǎn)折點,成本將與煤制氫相當(dāng),為綠氫的制備提供了極好條件,也會帶動整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟性的達標(biāo),這有利于新能源汽車的發(fā)展。

  “氫能燃料電池的核心問題是技術(shù)改進和成本下降”

  歐陽明高指出,制氫有可能成為繼中國光伏、鋰電、電動汽車之后第4個中國新能源的大規(guī)模出口產(chǎn)品。

  “尤其是堿性電解,現(xiàn)在綠電制綠氫主要靠堿性電解。中國的堿性電解產(chǎn)業(yè)在全球具有成本優(yōu)勢,價格只有歐洲的三分之一,但是未來還需要從安全、高效和智能三個方面來改進技術(shù)。”歐陽明高表示,未來如何推動氫能發(fā)電、儲能和熱電聯(lián)供,也就是綠電制氫、氫儲能與氫能調(diào)峰電廠也是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

  隨著新能源在軌道交通的應(yīng)用興起,氫能正成為軌道交通領(lǐng)域備受關(guān)注的技術(shù)“新秀”,按照2022年發(fā)布的“氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)”,到2025年,我國燃料電池車輛保有量約5萬輛。

  雖然氫能燃料電池的發(fā)展前景向好,但歐陽明高認為當(dāng)前的核心問題是技術(shù)改進和成本下降。“如果沒有電池壽命成倍提高、成本的大幅下降以及充電倍率的大幅升級,那就不可能有今天新能源汽車的市場化發(fā)展。氫燃料電池汽車也是同樣道理。”歐陽明高表示,“尤其是成本高的膜電極、催化劑等底層核心零部件還存在技術(shù)瓶頸,也是當(dāng)前我們技術(shù)水平跟國外差距大的領(lǐng)域。”

  在歐陽明高看來,當(dāng)前中國的動力電池全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大,技術(shù)水平最高,出口最多,氫燃料電池也要向鋰離子電池看齊,需要繼續(xù)提升效率并延長燃料電池的壽命。“氫能和燃料電池汽車在技術(shù)創(chuàng)新方面已經(jīng)取得進展,但要跟純電動和油車競爭,還需要通過技術(shù)創(chuàng)新降低成本。”

  “發(fā)展氫燃料電池汽車需要尋找新的商業(yè)模式”

  “目前公交、叉車、冷藏車在北方的示范運行沒有問題,問題最大的是燃料電池重卡,不僅僅是車本身,還有基礎(chǔ)設(shè)施和補能方式的問題。尤其是目前氫瓶的成本較高且未來降本速度慢,一方面要想辦法降低氫瓶的成本,另外一方面要尋找新的商業(yè)模式。因此,燃料電池汽車的推廣應(yīng)用,不僅僅是技術(shù)創(chuàng)新,還需要商業(yè)模式創(chuàng)新。”歐陽明高說。

  他表示,目前對氫能價值的認識還停留在戰(zhàn)略價值上,亟待開發(fā)的是氫能的商業(yè)價值。補貼示范是有限度的,規(guī)模不會很大,時間不會很長,必須抓住示范窗口期,挖掘氫能的經(jīng)濟價值。

  以河北張家口為例,作為國家唯一的可再生能源示范區(qū),張家口是燃料電池示范牽頭城市,已經(jīng)形成“三區(qū)一中心”,也就是裝備制造區(qū)、氫氣生產(chǎn)區(qū)、商務(wù)服務(wù)區(qū)、技術(shù)研發(fā)中心的發(fā)展模式,建成了國內(nèi)最早的萬噸級綠電制綠氫工廠,同時引入了大量的零部件企業(yè)。

  北京冬奧會是世界上最大的燃料電池汽車應(yīng)用示范場景,有1200多輛燃料電池汽車,運行375萬公里,減碳2700噸,氫氣消耗280噸,涉及11個制氫基地,30多個加氫站,涵蓋了制、取、運、加整個過程。

  據(jù)歐陽明高介紹,北京冬奧會后,張家口把綠氫作為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟跨越式發(fā)展的一個歷史機遇,提出了綠電綠氫雙輪驅(qū)動模式,形成了包括制氫、氫交通、氫冶金、氫化工、氫儲能等“以電養(yǎng)氫,以氫促產(chǎn),氫電協(xié)同”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

  “把整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈條打通,將可再生能源和離網(wǎng)制氫轉(zhuǎn)換成儲存應(yīng)用,未來中國要實現(xiàn)碳中和,預(yù)計需要一億五千萬噸綠氫,其中五千萬噸用于氫氣儲能,也就是發(fā)電,這是未來的一個應(yīng)用場景。”歐陽明高最后表示,“隨著中國風(fēng)電、光伏發(fā)電量的增長,綠電的價格一定會下降,一個重要的出路就是制氫,這將會使氫能的性價比提前顯現(xiàn)。”


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