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朱德权:中国氢能源发展路线图及技术经济评估

时间:  2020-10-16 13:57  来源:  汽车总站网   作者:   汽车总站网编辑部

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2020年10月15日,由济南市人民政府支持,中国电动汽车百人会、国际氢能委员会、山东省工业和信息化厅联合主办的氢能产业发展创新峰会将再次于在山东省济南市拉开序幕。北京清华工业开发研究院副院长、滨化集团股份有限公司董事长朱德权做主题演讲报告《中国氢能源发展路线图及技术经济评估》。
朱德权:中国氢能源发展路线图及技术经济评估

朱德权:尊敬的各位企业家朋友,很高兴大会给我一次发言的机会,从1999年开始到今年,氢能产业我从事了21年,很高兴看到最近的两三年氢能开始受到国家和企业家朋友的重视,当然现在也比较热。我记得2015年我们感觉到氢能应该到一个发展的关键点上,所以2015年6月份我请清华大学的校长做东,请欧阳院士,百人会的主任一起吃饭,当时要说氢能,应该到了一个发展的时候。那个时候还比较寂寞,认真关心氢能事业的人还很少。到2016年,中国电动汽车百人会在北京的年会钓鱼台国宾馆,邀请我去上台讲氢能。那次重要的是讲燃料电池,因为大家有质疑,我说燃料电池应该能够做到每千瓦60美金,不到500块钱人民币的成本,今天我们正在向这个角度迈进,按照一个汽车发动机110千瓦计算几乎和柴油机汽油机相媲美,今天看来不是梦想。
2017年到2018年的百人会会议上,我又去鼓吹了一下氢能,我们不应该从汽车行业看它,应该上升到能源的战略高度规划氢能,后来国家就比较热了,现在大家都在探讨。对我们国家的难得的历史机遇就是除了大家现在可能看到了气候减排的一系列之外,我觉得它对我们国家的战略转型有重要的意义,陈部长勉励我们说氢能应该好好抓一抓,中国人应该有志气建立产业链和全球分享,他告诉我我们国家的高铁实现了这个目标,引领了全球,电动汽车也引领了全球,建立了全球的产业链,中国去年占了56%的产销量,氢能方面中国应该可以引领10万亿以上的产业。
今年9月21日五部委发布燃料电池和氢能的产业政策,9月2号习近平总书记发布2030年碳顶峰,2060年碳中和的目标。氢能的发展面临着重大的挑战,过去40年我们中国人做工程技术和工业化非常擅长做一到N的事情,外国人做的有了,我们比外国人做得更可靠稳定便宜好用,但是氢能是0到1的产业,中国人不太善于做,氢能这样一个产业对于我们来讲,怎么去发展,大家都在摸索。0到1的产业非常重要的是从终端到应用场景的构造解决问题,从生态的角度解决问题。氢能的生态是一个氢供应链,包含制、储、加三个部分,应用链是交通的应用链,第一个是关键零部件,如空气压缩机等,第二个是建筑,第三个是工业,绿氢炼钢,合成氨二氧化碳普及等等。
中国目前交通应用链跑到前面来了,短板是氢的供应链,所以在2016年清华工业研究院投资10亿成立滨化研究院,到今天为止关于氢供应链有四句话讲得非常好,灰氢不可取,蓝氢可利用,废氢可回收,绿氢是方向。当然我们进一步分析,过去叫灰氢,蓝氢和绿氢,这些定义各种各样,但是最根本的是氢的生产一定要减少碳排放,所以中国应该建立一个氢生产过程的全生命周期的碳足迹追踪的模型,如果碳排放高于现在的平均水平我称之为灰氢,比如说全捕捉都是有可能的,可再生能源焦化厂的氢气如果运输的成本非常高,看似是蓝氢最后可能也是灰氢。
今天跟大家分享一下清华工业院关于氢供应体系的基本思考。9月2号总书记宣布2060年碳中和目标,很快清华低碳实验室就做了一个侧算,这个测算没有考虑到森林的碳的吸收,在吸收的情况测了两个,要求在能源的供应侧可再生能源不能低于80%,能源的需求侧电动化率不低于80%才有可能实现2060年碳中和。中国的能源生产方式发生重大的变革,可再生能源变成主流的能源,其他的变成补充,需求侧要驱动一切生产方式向电力化转变,这个我想大家都已经看到了,所以我觉得可再生能源和气候变化已经不可分割。也就是说,没有可再生能源我们想实现《巴黎气候协定》规定的指标是不可能的,欧盟进一步说没有氢不可能实现,新冠疫情推动了这个变化,欧洲和中国实际上都把经济刺激放在了绿色发展上,欧盟7500亿欧元更多的投了绿色发展,这涉及到人类的命运问题,也是现在我们中国人和西方具有共同价值观的一个领域,很难得。
可再生能源既然如此重要,氢能和可再生能源的关系是什么,实际上大家现在知道氢不是能源而是能源的载体,未来我们叫氢能社会,严格意义上是氢电混合的社会,电力通过氢这个载体回到电,有一部分的能源直接电就可以用,相当一部分的电变成氢回到电加以使用,生产侧太阳能、风能成为主流,太阳能和风能在中国现在一类的地区的生产成本低于火电,二类地区也低于火电了,2025年中国太阳能和风能的生产成本全面低于化石能源,在滨州市进行测算光伏发电可达到两毛六的成本,煤电三毛九的成本,所以我认为太阳能和风能在供应侧具有竞争性。生物制能源储量大,垃圾填埋场的沼气可以做成分布式制氢,也是巨大的氢能来源。
所以我觉得能源的生产侧具备经济性了,在需求侧燃料电池技术的进步是唯一一个的技术,越过5万辆可进入2000元每千瓦左右的燃料电池成本,到那个时候我们交通建筑和工业的分布式能源就具备燃料电池使用的条件了,用分布式能源的要求是要求大规模和小规模的差不多,燃料电池具备这样的功能,因为可再生能源的重大的特征是不稳定,第一是它的生产向气候好的地方集中,现在的生产布局和未来的完全不一样,第二是不稳定,所以不得不建立新的氢的运输通道,能源的输送通道,最好的就是天然气管网,比电网的好处是建设成本低,骨干网都可以使用,输送能耗损耗低,氢从新疆输送到上海能耗大概15%左右,加上后提纯技术也就是20%,电力损耗几乎一半。短距离的还是分布式电力可以继续使用,所以未来是一个氢电混合的社会,氢气的比例会越来越高,这是氢能和可再生能源的关系。
第三,氢的生产路径,我们叫灰氢,蓝氢,绿氢,这样分我认为是追踪碳足迹,现在我们这次国家的鼓励政策,第一加氢成本不高于35块钱一公斤,实际上这个国家政策就是要求氢的使用和我们现在汽油和柴油等价,折下来就是我们的原油50美金左右的时候按照我们现在的油价大约折到氢的使用上就是35块钱。同时,我们有三个标准,第一个碳排放不高于15公斤,如果低于5公斤会追加一块钱的再补贴。使用量不低于5000吨的规模,国家为什么要这么制定氢气的政策,不补贴加氢站,不补贴装备,为什么这么制定?大家可以算一算,我们叫按照5000吨氢气的补贴大约正好是万辆,5000吨对应的是万辆,五万辆是我们的燃料电池产业链规模化的一个基本门槛,所以我觉得这次15公斤如果全生命周期追踪起来是做不到的,稍加碳补给是做到的,绿氢全生命周期是可以做到的,关于15公斤和5公斤怎么计算可能后面是大家争议的焦点问题,这是国家氢供应体系的补贴。
对燃料电池产业链是补贴到一个系统七个关键零部件,三个不同的积分,国家认识得比较清楚,补贴分值的计算非常的科学,总体来讲鼓励中远程,中重程的卡车。很遗憾,31吨以上的产业化做不到,真正的这条产业链现在动力系统做了这么多,空气压缩机500辆补贴具备规模化生产的企业了,如此之外任何的一个零部件达到500辆都不存在,这条产业链现在如何迅速形成,攻破,而且把系统的成本快速的降下来是这次的核心。现在这些零部件我们都有了,但是都没有商业化,这条路任重道远。那条链上清华工业院做了十几年,现在关注电堆,达到一千个电堆的出货量,MEA可以做到500,膜材料我们现在做不好,还是有很大差距的。
蓝氢是我们国家独特的竞争优势,能够快速起步,35块钱只有中国能做到,这是我们非常难得的起跳的台阶。
清华工业院经过认真测算,煤制氢+CCS算不出来,工业副产氢现在是15-20元每公斤,生物质能制氢15-25元,我们在滨化集团的可再生能源制氢成本可达15-25元,清华工业院的公司在张家口正在商业化运营,滨化750方的规模完全可以达到成本目标,后面只会更低。
 氢气的运输是很大的问题,现在是20兆帕,马上30兆帕出来了,运输最好的是二型瓶的运输车,里面是钢管外面是碳纤维缠绕的,压缩氢超过200公里几乎没有竞争力,大家看7、9、12后面没有多少意义了,因为是一型瓶的,车很多,很快就被淘汰,从这个意义来看高于200公里没有希望,液态氢运输距离非常远,可以长达800到1000公里,但是问题是生产成本的问题,第一没有液态氢的成套装备技术,现在的液态氢每天三十吨规模的年产万吨级规模的可以10度电一公斤,意味着最多6块钱人民币,加上运费一看液态氢一定会变成中国的主流方向,尤其在中国的加氢站尤其是油气混合型,液态氢不需要压缩机和泵,而且电费少,从产业链来看液态氢是主流,是运输和后面的使用决定的。
这个是可再生能源,现在我们滨化集团,制取,运输,加注确保300公里范围内运输加注,在车辆端也有部署,现在如果不是一体化,三家分开干谈判谈不好,现在真正做的话是一体化的,才能完成35,这两个是清华工业院对相关的企业做的利润分配指标,确保拥有的加氢站一定是35块钱加注到位,不含国家的补贴,不补贴的也要做到这一点,现在是完全可以做到的。
从近期来讲,200公里范围之内是高压氢,中长距离是液态氢,是主流方向,中远期管道输送是主流方向,国家管网会发挥重要的作用。
最后我想说关于氢供应链的几大关键技术,第一是我们需要解决可再生能源和水电解的一体化技术,现在这两个没有连接起来,因为光合发电是DC,AC电解这儿是AC到DC,二者耦合中间可以大幅度地省掉,因为以后的制氢是分布式的不是集中的。第二液态氢成套装备最好把技术引到中国来,利用中国的技术把成本降下来,如果把4个亿的投资降到2个亿就很好了,液态氢的成套装备和技术非常的重要。第三关键技术,低温氢的技术,低温氢的泵数据都不全。水电解的技术要解决,氢供应体系的核心技术就是这三个。我觉得我们要向关键技术的上游,基础研究认认真真做,上面要加强基础研究,下面加强应用场景的构造,不能浮躁,宁静致远,我觉得氢能需要我们安心地去做,谢谢大家!

本文根据速记整理,未经演讲者本人审核
 
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