氢能及燃料电池成为当今的热点,大家耳闻多个国家加大对氢能及燃料电池的投入。没有去国外实地考察,对国际上氢能及燃料电池的发展不甚了解。4月22-23日,成都首届国际氢能及燃料电池产业大会召开,专家们的演讲让大家对氢能及燃料电池的发展有了较全面的了解。本次大会由四川省经济和信息化厅、中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟指导,中国东方电气集团有限公司和成都市氢能及燃料电池产业发展促进会联合主办,成都市经济和信息化局协办。几十位专家和企业人士发表了主题演讲,宏观格局、技术路线、商业运用、标准法规等均涉及。让人印象深刻的是多个国家开展了氢能及燃料电池竞赛。
迄今为止,人类历史上已发生过两次能源革命。第一次能源革命是煤炭取代木材成为主导能源,第二次能源革命是石油取代煤炭成为主导能源。化石能源终有枯竭的日子,也存在CO2排放及大气污染问题,氢能作为可再生的清洁能源,受到各国广泛关注,纷纷制定了发展氢能的措施。
“日本率先把氢能发展作为国家战略,将氢能与燃料电池汽车并重发展。” 中国工程院院士干勇说。
日本发展氢能的意向由来已久。在2014年4月制定的“第四次能源基本计划”中,日本政府明确提出了加速建设和发展“氢能社会”的战略方向。2014年6月,日本经济产业省制定了“氢能与燃料电池战略路线图”,提出了实现“氢能社会”目标分三步走的发展路线图:到2025年要加速推广和普及氢能利用的市场;到2030年要建立大规模氢能供给体系并实现氢燃料发电;到2040年要完成零碳氢燃料供给体系建设。
2017年12月26日,日本政府发布了“氢能源基本战略”,确定了2050年氢能社会建设的目标以及到2030年的具体行动计划。2025年,户用燃料电池装置数量达到530万台;2030年全面引入氢发电和建立大规模氢能供应系统;从海外购氢的价格降到30日元/立方米,扩大日本商业用氢的流通网络;2040年开始建立零CO2排放的供氢系统,通过收集和储存CO2,全面实现零排放的制氢、储氢和用氢。
日本提出“氢能社会”有现实的紧迫需求。日本94%的能源消费依靠进口的化石能源,能源自给率仅为6%左右,包括水电在内的可再生能源发电占比仅占15%。特别是汽车燃料的98%依靠石油。福岛核电站事故后,日本进口能源规模不断攀升,造成外贸赤字不断扩大。日本政府承诺的CO2减排目标是2030年度比2013年削减26%,到2050年要削减80%。由于日本核电站重启进程缓慢,不得不加大液化天然气进口量。尽管天然气比煤炭和石油燃料CO2排放少,但日本很难完成既定自主减排目标。
日本把即将到来的东京奥运会当作大力推进氢能发展的大好时机,届时在东京奥运村全面示范“氢能社会”,2025年氢能产量达到15万吨。
美国重视氢能利用的时间更早。1974年组织成立了国际氢能协会。2002年美国能源部(DOE)发布了《国家氢能发展路线图》,2018年10月8日,美国迎来了“全国氢能与燃料电池日”。“美国能源部(DOE)通过‘氢能规划’实现氢能和燃料电池技术的研究与应用。规划制定了从研发到产业化的路线,时间从2000年至2040年。”干勇说。
在DOE的规划之下,2004年美国加州制定了氢能高速公路蓝图规划,提出燃料电池基础设施框架。美国还颁布《能源与独立法案》,推动氢能产业发展。
在氢能利用方面,美国能源部加大了投入力度,2013年与现代、奔驰、日产和丰田等共同出资启动了H2USA项目,开发氢燃料电池和建立更为广泛的加氢站。此外,美国还将实施中西部燃料运输走廊行动计划,建立电动、燃料电池乘用车、卡车和公共汽车的运输路线。
除了燃料电池汽车外,燃料电池叉车在美国被广泛使用。《中国汽车报》记者曾采访美国相关人士,沃尔玛、亚马逊等企业大量采用燃料电池叉车,主要考虑两个因素,一是大部分货物存放在室内仓库,用传统燃油叉车,尾气很难排到室外;二是提心电动叉车起火燃烧。尽管成本高一些,几家企业综合考虑后仍然大量使用燃料电池叉车。
德国汽车企业早就研发出可以量产的燃料电池车型,囿于加氢站数量少,没有投入大规模生产。尽管德国近年来对电动汽车的支持力度更大,但对可再生能源利用的规划没有放松,电转气项目即是其中之一,通过电解水生成氢气,再与CO2结合生成便于储存运输的甲烷。另外,德国启动了“氢流动图”计划(H2 Mobility),拟投入3.5亿欧元,在2023年前建设超过400座加氢站。
法国也发布了国家氢能计划,投资1亿欧元用于氢能、交通及储能领域,到2020年建设100座加氢站,5000辆燃料电池商用车,200辆重型车,到2028年,加氢站达到400-1000座2-5万辆商用 车和800-2000辆重型车辆。
2018年2月,韩国Hydrogen Fusion Alliance Bureau(H2KOREA)组织在平昌论坛发表了韩国建立氢能经济社会方案,2025年之前,政府资助为主,建设200座加氢站,燃料电池汽车数量达到10万辆,2030年后,韩国进入氢能社会,加氢站覆盖全国,数量达到520座,建立全规模氢气管道。私人消费引领燃料电池汽车增长,在新车销量中燃料电池汽车占10%。
尽管印度不是汽车生产强国,在氢能发展上也将实施“十二期”RD&D计划,支持氢气生产、储存和燃料电池应用。巴西是乙醇燃料生产大国,在氢能发展上也有涉及,推出PaCOS 4计划,总投资750万美元。在2018年3月前,英国为燃料电池乘用车购买者提供4500英补贴,2019年投资2.5亿欧元用于燃料电池汽车研发与推广。
在氢能竞赛中,多个国家的传统能源公司也加入进来,比如丹麦石油公司改名叫Orsted,广东粤电集团更名为广东能源集团公司,在传统能源的基础上,把氢能纳入到自己的经营范围之中。
