给“过热”的氢能产业降降温

 大量社会资本、企业及研发团队争相介入氢能产业。蒋志海制图

目前，我国已经有23个省区市发布了氢能规划和指导意见。氢能产业园在全国遍地开花，众多企业大举进军，越来越多人担心，氢能发展似乎“过热”了。

“与其说‘过热’，不如说‘无序’。”在接受《中国科学报》采访时，国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心主任蒋利军直言，“在氢能发展的热潮中，有蹭热度的，有‘捞一把就跑’的，可谓鱼龙混杂。”

“要切实防止氢能产业一哄而上、一松而散的现象。”在近日召开的“十四五”氢能产业发展论坛上，中国科学院院士徐冠华发出警示。

避免资源浪费

《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》显示，当前中国氢气产能约每年4100万吨，产量约3342万吨，是世界第一产氢国。在2060年碳中和情景下，可再生能源制氢规模有望达到1亿吨。

但徐冠华指出，氢能产业的发展要充分吸取国内风电、光伏以及新能源汽车发展的经验和教训，尤其是针对一些地方和部门分割、低端重复开发、资源和资金的浪费等现象，主管部门要首先着力加以解决。

“要让氢能产业走向有序，需要通过政策的引导和标准规范的约束，让‘捞一把就跑’的无机可乘，让真正想做氢能的企业可以沉下心来，立足长期发展，真正将我国氢能产业做强做大。”蒋利军表示。

在他看来，我国很多新兴产业似乎都会经历一个“怪圈”，发展初期会受到全社会关注，大量社会资本涌入，研发团队争相介入，但经过市场的大浪淘沙，不少企业纷纷倒下。“这一方面让人觉得悲壮。另一方面也惋惜于社会资源的浪费。但最终留下来的企业就成了我国行业的代表，提高了我国的国际竞争力。”

氢能产业能否绕开这一“怪圈”，以更低的成本培育出更具竞争力的产业?蒋利军认为这可能很难。

全国氢能标委会委员、国家能源集团北京低碳清洁能源研究院氢能技术开发部经理何广利告诉《中国科学报》，“推动氢能产业的发展，最关键的不是大张旗鼓地宣扬将在哪儿投资建厂，而是应该考虑怎么把技术做上去，通过技术创新把成本降下来。”

“如果大家只是口号喊得很响，很容易引起政策制定部门的错觉，从而做出错误的研判和决策。”何广利对此十分担忧。

但蒋利军指出，从另一方面来看，“响”说明了社会的关注和重视，没有一定的社会关注度和重视度，产业也很难发展起来。

关键技术亟待突破

徐冠华指出，目前中国氢能产业相关技术并不完善，产业发展还面临诸多难题，不能因为政策扶持就仓促上马，更不能因为遇到技术和产业难题就望而却步、停滞不前、偃旗息鼓。

蒋利军向记者列举了4个亟待突破的关键技术。第一个就是当前我国碱性电解水制氢装备能效偏低，纯水制氢装备可靠性差、成本偏高。

“虽然碱性电解水制氢装备在成本上具有很大竞争力，但能效偏低，制1立方氢综合能耗5~5.5度电，而国外可以控制在5度电以下。PEM纯水制氢装备与国外相比也有较大差距，我国仍没有自主的MW级PEM制氢装备，寿命缺乏长期考核，成本是碱水制氢的2~5倍。”蒋利军解释道。

二是高压装备可靠性差，成本偏高，90MPa氢压缩机、加氢枪仍依赖进口;三是当前我国液氢液化能耗过高，产能过小，不具有经济性。“液化1千克氢，能耗高达15~20度电，而国外可控制在11.5度电左右，因此需尽快发展单台设备能力10吨以上的氢膨胀液化装置。”蒋利军说。

最后是我国运氢装备与国外存在代际差距，他表示，“目前国外通用50MPa Ⅳ型瓶和液氢运氢，单车运氢1~3吨，而我国仍以20、30MPaⅠ型瓶运氢，单车运氢仅360~600公斤。”

如何突破这些技术瓶颈?蒋利军认为，一方面要以产品为目标，组织一体化研发团队，加强技术研发和市场应用。

“碱水制氢已有多年历史，但研发投入少，技术进步缓慢;PEM制氢研发时间短，技术积累少，未得到长期考核，均应按照氢能高能效低成本的要求，以产品为目标，组织国内研发单位形成一体化研发团队开展系统攻关，从基础原材料、关键元部件、装置、系统及示范应用方面全面布局，上下游协同，产学研用密切合作，以市场应用为最终考核指标，真正实现技术成果的市场化应用。”蒋利军说。

另一方面，应制定鼓励使用国产首台套设备的配套政策，“给直接用户提供财政补贴，使其愿意使用国产首台套设备，推进国产设备在市场逐渐立足”。

标准制定缺乏数据支撑

完善科学的标准制定，是行业和企业有序发展的关键。

在多年的氢能标准制定工作中，何广利发现了一些问题。“我国氢能产业的标准体系完善，但标准内容涵盖不够细致和具体，关键原因是缺乏足够的基础研究数据”。

“以加氢站为例，目前对安全距离(防火距离)的规定与国际主要国家的规定差别较大。但是，我国在这方面的基础研究数据十分缺乏，没有数据支撑就无法推动标准的改进。”何广利说。

他还指出，目前我国加氢站建设缺乏详细统一的验收流程和评价标准，很多加氢站并不是严格意义上的加氢站。此外，加氢站的国家主管部门也亟待确定。

在何广利看来，基础研究数据匮乏与市场主体的远见性有关。“在氢能产业没有被高度关注前，很多企业不愿意投入研发资金;而当大家开始关注后，企业也不愿意在基础研究方向投入太多，大多希望做能尽快见到经济回报的项目”。

令何广利欣慰的是，近日科技部发布了《国家重点研发计划“信息光子技术”等“十四五”重点专项2021年度项目申报指南的通知》，氢能技术成为8项重点技术之一。“这是氢能技术首次被单列为一项重点技术，说明政府对氢能技术的重视度越来越高了。”

加强政策引导

中国工程院院士陈学东曾多次表示，“人类社会能源利用的总体趋势就是一个‘去碳加氢’的过程。”

蒋利军认为，氢能的绿色发展必须解决好存量与增量的关系。“目前我国氢气产量为3342吨，但基本来自于煤和天然气，也就是‘灰氢’，依然存在二氧化碳排放的问题。氢能的增量应主要来自于可再生能源的可再生氢，也就是‘绿氢’。”

在他看来，从经济方面来看，“绿氢”相较于“灰氢”成本仍然偏高，还缺乏经济竞争力，市场选择将偏向“灰氢”，这就与发展氢能的初衷相悖。

对此，蒋利军建议，对于存量的“灰氢”，政策上可以提出“灰氢”变“绿氢”的要求，并运用碳汇工具，提高“绿氢”的经济竞争力;技术上可以通过CCUS方法，不排或少排二氧化碳，并将二氧化碳资源化利用。