東京奧運會期間,日本在全世界面前推出了一場氫能“秀”。從奧運火炬、奧運村,到賽事接駁大巴、加氫站,這種新興能源擁有無污染、充能快、泛用性强的優勢,一些學者和行業人士認為它是未來的能源答案。顯然,深耕氫能產業並長期領先的日本,希望借此盛會,推動世界能源變革。
中國的氫能產業起步雖不如日、美、德等國早,近年來仍形成了良好快速的發展態勢。2019年,氫能源首次出現於國務院政府工作報告。當下,京津冀、長三角、珠三角、山東半島及川渝地區已初步形成產業集群與示範應用場景。在上海自貿區臨港新片區,氫能產業被寫進了日前發佈的“十四五”規劃,產業鏈體系已基本建立。
但事情並非一帆風順。
奧運會那厢熱鬧著,日本著名汽車廠商本田卻悄悄終止了氫燃料電池汽車的生產。賓士母公司戴姆勒於更早些時候也宣佈,停止開發氫燃料電池乘用車。成本高、有危險、制氫過程同樣有污染……針對氫能的質疑聲從來沒有停息過。特斯拉和福斯的首席執行官甚至公開表示,看衰氫燃料電池的應用前景。
氫,還能用嗎?要怎麼發展?這個產業到底是投資的黑洞,還是明天的希望?
高成本難題並非無法解决
“當然要發展,而且要把關鍵核心技術牢牢握在自己手中。”上海交通大學機械與動力工程學院教授、上海氫晨新能源科技有限公司總經理易培雲說。
氫晨是一家由上海交大孵化,臨港新片區管委會、臨港集團、申能集團共同支持的國家高新技術企業,專注於大功率、高密度燃料電池電堆研發、生產、銷售。氫晨自主研發生產的額定150千瓦的燃料電池電堆,在功率、可靠性、成本各方面都處於世界領先水準。電堆,正是氫燃料電池最為覈心的部件,就好比傳統汽車的發動機。
成本,是橫亙在氫能商用落地前的一道天塹。制氫、運氫成本高得出奇,燃料電池車輛的生產成本也居高不下。但在易培雲看來,這並非無法解决。
“從2019年到現在,我們每個電堆的成本從100多萬元降到了30萬元。兩年後,還能再降一半。”
他說,“隨著技術進步以及規模化量產鋪開,不僅是零部件領域能降低成本,制氫、運氫這兩個當下的大頭支出也能有效削减。”
制氫過程的綠色化,同樣有助於降低成本。
除了產量不穩定的化工副產品制氫,電解水制氫是當下通用的解決方案。但在外行眼中,用電分解水,再把制得的氫氣拿去發電,只會徒增轉化過程中的損耗。况且,一開始用來分解水的電若是火電一類,也難稱得上“清潔能源”。
“那要是用光伏、風能發電呢?”易培雲舉了申能集團在內蒙古的制氫項目的例子:一些礦區經過多年開採,很難再用作其他開發用途。申能與當地合作,承包礦區建設光伏、風能發電設備,用可再生能源發電制氫。多餘的電力還能並網,以優惠的價格賣給當地使用,同時抵消一部分制氫成本,實現雙贏。
至於安全問題,學界業界的共識倒與福斯“談氫色變”的態度截然不同。洩漏的氫氣會迅速擴散,遠離源頭。易培雲說,一旦發生氫氣洩漏,系統會立刻監控到,並鎖閉氫瓶,相比鋰電池起火更可預測、可控制。
“任何被使用的能源都是純度較高、能量密集的,使用時都存在一定的風險。”清華四川能源互聯網研究院常務副院長高文勝表示,關鍵在於建立准入門檻,推動安全標準與相關政策的製定與實施。
氫能科技將迎跨越式發展
與這些終究能被解决的“瑕疵”相比,氫能在多個領域的巨大優勢更值得關注。
同化石燃料比,它無污染、永續。同電能比,它可規模化存儲運輸,能作為國家的能源戰畧儲備。氫燃料電池與鋰電池比,泛用性强,可在嚴寒等極端環境正常使用;能量密度高,可用於驅動重型車輛、大型船隻,乃至商用飛機。
“鋰電池受能量密度制約,靠電機帶動輪船,首先得裝幾噸的電池,從體積和質量看都不現實。而用燃料電池,3000噸的船隻,只要並聯4個小小的電堆,輸出功率就足够了。”易培雲說。
臨港肩負“打造世界級先進製造業集羣、突破關鍵核心技術”的重要任務,早在多年前就在該領域有所佈局,並於2017年引入了上海氫晨。去年7月24日,中日(上海)地方發展合作示範區揭牌後,產業鏈加速集聚。現時園區已落地20多家企業,國家補貼的8大覈心零部件已落地7種。在產業招商過程中,已成長為國內電堆龍頭企業的氫晨起了重要作用。
值得一提的是,正是臨港新片區在科創平臺方面的積極佈局,催生了這樣一批前沿技術。上海智慧製造研究院常務副院長習俊通教授介紹,氫晨的電堆裝配製造技術正是依託交大的平臺,今後平臺也會在研發環節繼續發力,更好地賦能產業。易培雲認為,臨港的氫能產業將在幾年內迎來科技跨越式發展,進一步降低綜合成本、開拓應用場景。
應用場景為王
現時,氫晨的客戶已遍佈全國。這家公司能否成為燃料電池領域的“寧德時代”,在未來氫燃料電池汽車時代到來時,成為整車廠的主要供應商?在那一天到來前,還有哪些應做的事?
寧德時代與鋰電池行業共同發展的這十年,或許能提供一些參攷。企業在科技領域的創新與儲備固然重要,但電動車能從傳統油車搶下一大塊曾被牢牢把持的市場,還要歸功於不少“場外因素”。
其一是基礎設施建設。加氫站必須先於市場需求提前佈局,去年9月,臨港新片區首座油氫合建站奠基,現時已接近完工。新片區還提出,3年內將在區內建設14座兼具加氫、加油功能的綜合能源補給站。
另一方面,資金支持也有其必要性。易培雲認為,設法降低市場用氫的成本更為重要。“末端補貼能刺激市場增長,反哺產業上游。”
亦或者可以軟性管道刺激需求,譬如,洋山港區常有貨車排隊,能否出臺相關規定,給氫能源車一條綠色優先通道?
最為重要的是搭建足够多的示範應用場景。“我們最渴求的就是本地市場。”多家企業表示,燃料電池現階段最適合應用於商用車上,應當盡可能儘早開發利用。記者從管委會建設和交通管理處瞭解到,未來將落地的中運量公交線T6將採用氫燃料電池驅動。那麼,能否將現時規劃的6條中運量公交線路都換成氫能?
毋需擔心步子邁得太大——新能源汽車、智能汽車逐步取代傳統汽車地位的劇烈的變革期,同樣是一個充滿機遇的、巨大的窗口期。對於臨港新片區而言,抓住這個視窗,就有機會站在科技革命和產業變革的制高點上,掌握全球話語權。
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