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未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

时间:  2021-10-22 18:33   来源:  氢智会    作者:  Spring

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“第九届上海院士专家峰会”于2021年10月20日至21日举办,内设主论坛和三个分论坛。本届峰会将聚焦“迈向碳中和时代”这一主题,邀请多位相关领域院士、专家、企业家以及政府相关部门领导,同台共话“双碳”发展战略、低碳能源革命、城市低碳发展模式、数字化赋能“双碳”战略实施等议题,为国家和上海实施“双碳”战略群策群力、建言献策。

在10月21日上午的主题为“迈向碳中和时代之低碳出行”的分会场三上,未势能源的陈雪松总裁,带来主题演讲《氢能之道,氢车之路》。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

以下内容为现场演讲实录:

谢谢张博士的介绍。我分享的主题是《氢能之道,氢车之路》。

看到今天有很多嘉宾参加这个分论坛,说明大家对环境非常的关心或者是业界同仁。作为在氢能行业从业20多年的一个老兵,我给大家鞠一躬,表示敬意。

前面沈院士说到了氢能发展历史,确实经历两起两落,这次应该是第三波。氢能最早的应用是在航空航天,是最佳的场景,因为不拍贵,但民用成本是关键因素。

第一波热潮是1973年石油危机引发替代能源的研究,石油问题解决了,人们就把替代能源抛弃了。

第二波热潮是上个世纪90年代,石油涨到了150美元一桶,汽油太贵了,又把氢能作为替代燃料捡起来继续研究。海湾战争结束和美国页岩气的挖掘实现了能源自足,石油的价格一路跌到一桶40多美元,氢能的热度又下降了。

这一次为什么氢能又变成了热门话题?答案是和全球的大环境有关,各国都在谈论减碳,要保证地球升温不超过2℃。前面院士和专家也都讲了中国的“双碳”目标。西方发达国家没有“双碳”的提法,因为他们的碳排放早已经达峰了,所以他们的目标是到2050年实现碳中和。

总的来说,氢能这次第三波热潮,驱动力远远大于前两波,因为前面两波的驱动主要是从经济性的角度影响这个行业。现在谈论减碳,提到氢能,涉及到整个人类赖以生存的地球生态。最近几年发现全球不断的出现自然灾害,这跟气温升高有直接关系。

根据行业预测,全球能源结构不做革命性的调整,达不到气候升温低于2℃的目标,所以全球各国,尤其是发达国家和大的发展中国家,比如说中国,作为全球第二大经济体和第一大碳排放国,如何实现2030年碳达峰,2060年碳中和,成为各行各业的热点话题。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

我为什么鞠躬?搞氢能坚持这么多年是非常艰难的,我是搞氢能汽车的,氢能汽车目前的状态和传统车相比还是小众。中国每年传统车产量是千万量级的规模,电动车现在也是百万量级,燃料电池车现在全球累计总量也就是几万辆,所以说还是小众市场。

但是从碳中和的大背景来看,未来的发展空间非常大。行业报告中有一些数据,到2050年氢能产业市场规模中国达到12万亿人民币,国际上达到2.5万亿美金,氢能汽车在中国占比51%,国际上占比20-25%;终端能源结构中,中国氢能占10%,全球氢能占18%,到2060年中国氢能占比预计达到20%,氢能的需求量将达到1.3万亿吨/每年。

我不是学者专家,只是在这个行业从事了20多年,有一些感悟,跟大家分享一下。我把要讲的内容总结成这八个字:氢能之道,氢车之路。

从能源和动力发展的历程不难看出这样一个规律,就是能源的种类决定了驱动的方式。大家都知道,能源一开始是烧柴火,后来发现了煤炭、石油、天然气和电能,从而催生了蒸汽机、内燃机和电机。现在我们讲能源革命,用清洁能源,所以氢能被提上了日程。

氢燃料电池汽车引领了氢能作为燃料在交通领域的应用。所以我说氢能之道,氢车之路。大家知道世间本来没有路,但是沿着一个道走多了就有变成了路, 我理解是这种逻辑关系。 氢能汽车的大规模商业化,需要大量的基础设施支撑,我觉得氢能应该有很大的发展空间。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

一氢二储,也是借用了中华文化的博大精深,不知道能不能说的一清二楚。前面提到氢能,虽然来源广泛,无处不在,但是在地球上都是以化合物的形式存在,需要另一种能源把氢原子从化合物中分离出来,变成氢分子。利用太阳能发电,通过电解水制氢是零碳途径。我听过大国重器节目,我们国家核聚变的研究取得突破,到2050年就可以有能够稳定运行的小型核聚变反应堆,所说的人造太阳,那个时候氢能就可以来自核聚变。氢虽然不是一次能源,但是作为一种储能的形式是非常有发展前途的。

氢能的重要性刚才院士和专家也都讲过了。占世界经济总量75%以上的20个国家和地区通过建立能源法案,能源战略和技术路线等途径发展氢能,美国、欧洲、韩国、日本,他们在2000年以后就陆陆续续出台了非常多的关于新能源发展的规划。实际上氢能作为未来产业,成为大国博弈的新焦点。

从这张图上可以看出,我们国家也出台了很多政策。目前有29个省、直辖市出台的政策涉及到氢能,超过48个城市发布过氢能的政策,推进产业链的发展。从左下角的这张图上可以看出,2019年氢能产量有急速上升。目前中国是世界第一产氢大国,占全球总产量的三分之一。

根据预测,终端能源结构中,到2030年达到碳达峰的时候,氢能占比5%,到2050年是10%,2060年是20%。使用领域分布会逐渐发生变化。现在产的氢99%是用在工业,到2060年用于交通领域可能大致占30%,1.3亿吨氢能中有4000多万吨用于交通领域。

另外一个特点是我们国家的能源分布多半在西部和北部,达到80%,但是75%的能源需求在东部,这里边就存在长途储运的问题。氢具有可长期储存,大规模转运的特性,能够解决可再生能源的季节性波动问题。通过长期的储存,在你需要的时候可以发电返回电网,或者作为能源长途运输到另外一个地方,这是未来发展的一个趋势。

从左下角这张图可以看出,中国可再生能源发展的速度从2019年开始加速。2021-2025年这五年要翻一翻。 2025-2035年这十年又增加一倍,2035-2050年这15年又翻一倍至4.2亿千瓦装机量。可再生能源的成倍增长会使得氢储能越来越重要。氢能作为长期大规模的储运是很好的方式,短期可以用电化学储能。电力行业发展“十四五”规划中对能源结构的调整提出“三个转变” “两个加快”和“三步走”,基本的目标是到2025年实现增量替代,2035年实现存量替代,2050年完成全面转型。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

因为我是研究氢能汽车,目前气氢还是普遍使用的方式。 车对燃料需求的特性是补充加注时间要短,使用时释放速度要快,所以只有气氢可以满足这些要求。其他储氢形式,比如液态氢或固态氢,都需要一个过程才能释放出氢气,适合慢充慢放的应用场景。

氢另外一个作用就是作为原料,现在主要是化工原料,未来可以作为还原剂。刚才也提到氢炼钢。上周的消息,瑞典一家公司SSAB以氢作为还原剂炼出了钢材,这个材料用于沃尔沃的汽车上,这是一个很好的方向,将来钢铁企业是排碳大户的问题就得到了解决。

氢电互补,用户调查发现,从成本、出行半径和便利性、基础设施支撑比较,在市区用电动车比较适宜, 城市之间或者长途大型物流,燃料电池车有其自身的优势,因为它是高能量型的动力,而电池是高功率型的,所以氢电互补可以发挥各自的优势,能够满足全功率、全场景的需求。

从全生命周期成本来看,也是这样一个规律。蓝色的线是氢燃料电池汽车,灰色是传统车,传统车2040年后TCO有上升是和碳税有关。

在欧洲,任何国家的车要进入他们的市场,如果不能满足排碳要求就要付碳税。2040年后氢能车经济性优于传统车,一是因为氢能和氢能汽车成本逐年下降,二是氢能汽车是零碳排放,没有碳税成本。现在我们国家已经开始有碳交易,以后氢能汽车的碳积分奖励和内燃机车的碳税,有奖有罚会影响汽车市场的格局。

从这个分析来看,随着重量的增加,从轻卡、中卡、重卡和距离的增加,氢能汽车全生命周期成本最终低于传统车和电动车。国家现在发布了以奖代补示范政策, 加速氢能行业的发展,最终还是市场驱动,性价比来决定销量。

拿一千瓦发电的太阳能板为例,在德国算上日照时间和光电转化率每年能够产950度电,如果给特斯拉model-3充电,一年差不多可以跑6000公里。如果放到中东,一年可以产生2200度电,氢+电可以多跑600公里。德国很多人自己有房子,如果在房顶上装3千瓦的太阳能光伏发电,恐怕就不需要花钱买燃料了。

从碳排放的角度来说,如果是百分之百的可再生能源,比如说风能制氢,氢能汽车碳排放是最低的。如果是50%天然气+50%风电制氢,氢能汽车跟纯电汽车排碳量差不多,当然纯电车用的电也必须是从可再生能源而来。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

长城集团对氢能经过了五年的探索,今年4月发布了氢能战略,分三个阶段发展。第一阶段,我们用五年的时间突破技术,第二阶段加速商业化,第三阶段构建氢社会。

长城集团新能源的布局主要做电动化和智能化。成立了蜂巢能源和未势能源。蜂巢主要的业务是锂电池、光伏和储能。未势能源主要做氢能发电和储氢。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

长城在氢能方面的启动于2016年,发展很快。2017年加入国际氢能组织,第一个中国整车企业成为国际氢能组织的会员。2018年我们建成了国内最大的氢能检测中心,投入了5.7亿,同时收购了上燃动力。

2019年成立了未势能源科技有限公司,开始独立运营,目的就是要把技术和产品快速的推向市场。2021年4月,经过前五年不断的探索,确定了氢能发展战略。后期我们会有商用车的平台使用燃料电池,也会有乘用车的平台使用燃料电池。今年投入运行了100辆氢能重卡,为雄安建设运送沙石物料。

氢能中心我就不说了,大家从其他地方也有很多的了解。截至目前长城集团在氢能方面已经投资了20亿,未来三年还要再投资30亿进行技术和产品迭代升级和产能建设。我们希望在未来五年之内成为这个行业产品和工程服务的主要供应商。

未势能源陈雪松:氢能之道,氢车之路

上燃是这个行业最早做燃料电池发动机的,在奥运会、世博会期间做了大量氢能车。长城收购了以后,整合资源,快速的实现了可以装车的上百千瓦大功率的燃料电池发动机。

我们的研发是全球布局,因为考虑到我们国家在这个领域缺少人才,技术跟国外也有差距,所以我们在加拿大,德国,日本建立公司。未势能源的注册地在上海,我们把上海看作是高端人才、工程设计的基地。

我们的规划是两三年内达到1000人,现在有550多人,主要合作方有清华、北大、同济等高校进行合作,不断的进行技术和产品迭代,在布局方面已经全栈打通。

通过这五年的积累,形成了一系列开发平台,比如说发电平台、电堆核心零部件和储氢,由这些平台衍生的产品都可以对外提供服务,我们通过体系的开发和验证保障这些产品有很好的性能,可靠性和安全性。

总结下来,氢能和氢燃料电池可以助力多领域的减碳,是中国的能源和交通变革,实现“双碳”目标的重要路径;大规模、长时间、远距离的氢储运可以解决可再生能源波动的难题。

氢电结合可以充分发挥氢燃料电池高能量密度和动力电池高功率密度的特点,满足全功率全场景的需求。长城集团氢能战略的愿景是“以构建永续美好氢社会”,我们现在已经全栈打通并且实现了正向开发、自主产权和国产化。

我的分享就到这里。谢谢大家!
 

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