氫能作為一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源,被廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域,例如燃料電池車輛、氫能冶金等。隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出,氫燃料電池汽車因其高能量轉(zhuǎn)化比和排放物只有水而受到追捧。
交通運(yùn)輸部印發(fā)的《綠色交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出,鼓勵(lì)開展氫燃料電池汽車試點(diǎn)應(yīng)用。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》,首次明確了氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分。
那么,我國(guó)發(fā)展氫燃料電池汽車有哪些優(yōu)勢(shì)?面臨的困難和問題是什么?未來(lái)走向如何?帶著這些問題,記者采訪了業(yè)內(nèi)專家。
氫能源燃料汽車解決里程焦慮的表現(xiàn)如何?
為推動(dòng)燃料電池汽車發(fā)展,2021年12月,財(cái)政部、工業(yè)和信息化部等五部門印發(fā)了《關(guān)于啟動(dòng)新一批燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》,加快形成燃料電池汽車發(fā)展可復(fù)制可推廣的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。目前,我國(guó)已初步形成京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河北城市群、河南城市群5大燃料電池汽車政策支持示范城市群。
那么,氫能源燃料汽車是怎么工作的?交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院汽車運(yùn)輸研究中心主任周煒在接受本報(bào)記者采訪時(shí)說,氫能源汽車運(yùn)行方式有兩類,一類是內(nèi)燃機(jī)汽車,一類是燃料電池汽車。前者使用氫氣做燃料(燃燒或者摻燒),產(chǎn)生的熱能為汽車提供動(dòng)力。后者燃料電池,通過將氫氣和空氣反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能,涉及到氫氣的制取、供應(yīng),反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)、布局等多個(gè)因素,整個(gè)過程不會(huì)有氮氧化合物產(chǎn)生。但兩種方式都需要?dú)錃鈨?chǔ)罐,以保證燃燒穩(wěn)定性或者足夠的續(xù)航里程,對(duì)技術(shù)要求高。
按照《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》,氫燃料電池汽車是氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)方向。公開數(shù)據(jù)顯示,截至2020年年底,我國(guó)氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)保有量達(dá)7000多輛。步入2022年,全國(guó)各地競(jìng)相加大對(duì)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)布局的推動(dòng)力度,政策明顯“加碼”,重點(diǎn)項(xiàng)目接連落地,產(chǎn)業(yè)發(fā)展日漸活躍的信號(hào)清晰釋放。記者發(fā)現(xiàn),先行示范城市發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃均聚焦氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,涉及制氫與加氫設(shè)備研制、加氫站設(shè)計(jì)與建設(shè)、氫燃料電池及核心部件、整車研發(fā)制造等多個(gè)環(huán)節(jié)。
在車用場(chǎng)景中,氫燃料電池可化解目前電動(dòng)汽車較為普遍的“里程焦慮”。氫燃料汽車在重載運(yùn)輸場(chǎng)景、長(zhǎng)距離運(yùn)輸場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)明顯。交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院環(huán)境資源所副所長(zhǎng)黃全勝說:“氫燃料電池汽車的發(fā)展‘任重道遠(yuǎn)’。‘任重’指氫燃料電池汽車比較適合重卡為代表的大型商用車領(lǐng)域完成重載運(yùn)輸,‘道遠(yuǎn)’指更加適合長(zhǎng)途運(yùn)輸。”
加氫站夠用嗎?
“只有打造出‘制、儲(chǔ)、運(yùn)、加’一體化的氫產(chǎn)業(yè)鏈,才能進(jìn)一步加快交通運(yùn)輸領(lǐng)域氫能商業(yè)化利用的步伐,特別是促進(jìn)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化規(guī)?;瘧?yīng)用。”黃全勝說。
在制氫環(huán)節(jié),氫氣的獲得根據(jù)制取技術(shù)不同可分為灰氫、綠氫,而通過使用可再生能源制造的氫氣的綠氫更符合減污降碳的目標(biāo)。我國(guó)開展氫燃料電池汽車試點(diǎn)應(yīng)用,工信部、國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局已經(jīng)出臺(tái)了利好政策,適宜可再生資源豐富和汽車生產(chǎn)與消費(fèi)重點(diǎn)區(qū)域(城市群)。以張家口為例,它在地理位置上由于處于太行山和燕山間隙,風(fēng)力相比北京等周邊地區(qū)尤為強(qiáng)勁,光伏稟賦良好,為發(fā)展綠氫制取創(chuàng)造了絕佳條件。目前,我國(guó)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過300家,集中分布在長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀等區(qū)域。
氫制備出來(lái)后,需要輸送至加氫站。目前使用較多的儲(chǔ)氫技術(shù)是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫,不過壓縮氫氣對(duì)壓力容器耐壓和密閉要求以及液氫的低溫要求,限制了其儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模和適宜的儲(chǔ)運(yùn)距離。
“各地在布局氫燃料電池汽車試點(diǎn)應(yīng)用時(shí),需要因地制宜,考慮氫能來(lái)源的便捷性,將其布局在離產(chǎn)氫地方近的區(qū)域,同時(shí)要考慮區(qū)域?qū)μ寂欧诺囊?,選擇合適的制氫技術(shù)路線,逐步推動(dòng)構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系。”周煒說。
6月1日,《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布。為保障可再生能源高比例消納,規(guī)劃提出開展規(guī)?;稍偕茉粗茪涫痉?,在可再生能源發(fā)電成本低、氫能儲(chǔ)輸用產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件較好的地區(qū),推進(jìn)可再生能源發(fā)電制氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,打造規(guī)?;木G氫生產(chǎn)基地。由此來(lái)看,未來(lái)規(guī)?;木G氫生產(chǎn),將加快碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
加氫站是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)已累計(jì)建成加氫站超過250座,約占全球數(shù)量的40%,加氫站數(shù)量位居世界第一。黃全勝表示,氫產(chǎn)業(yè)鏈從制取、儲(chǔ)運(yùn)以及加氫站建設(shè)運(yùn)維等各環(huán)節(jié),很大程度決定了氫氣的加注價(jià)格,將直接影響氫燃料電池汽車的用能成本。
氫能源汽車普及難點(diǎn)有哪些?
“可以確定的是,我國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于試點(diǎn)示范階段,距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍然有很長(zhǎng)的路程要走。”周煒說。
那么影響我國(guó)氫燃料電池汽車普及還有哪些難點(diǎn)?
安全是氫能產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的前提和基石。氫氣無(wú)色無(wú)味且具有易燃易爆的特性,氫安全需要全過程重視。目前不少地區(qū)陸續(xù)出臺(tái)規(guī)范文件,對(duì)制氫工藝、制氫安全、儲(chǔ)氫安全,以及加氫站的選址、設(shè)計(jì),氫氣加注、輸送等都提出了明確要求。在科研保障上,交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院積極開展氫燃料電池汽車投用前的車輛技術(shù)測(cè)試評(píng)價(jià)與維修保養(yǎng)研究,交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院持續(xù)關(guān)注并開展清潔能源和新能源汽車技術(shù)政策和推廣應(yīng)用相關(guān)研究。
對(duì)于氫燃料電池汽車的商用來(lái)說,最大的挑戰(zhàn)之一就是成本控制。其核心部件被稱為質(zhì)子交換膜。它能夠?qū)錃庵械碾娮臃蛛x成為質(zhì)子,進(jìn)而從正極交換至負(fù)極和氧氣進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生水和熱。而質(zhì)子交換膜核心材料在規(guī)?;a(chǎn)、低成本技術(shù)等方面仍存短板。周煒表示,發(fā)展氫能不僅是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑,也是解決我國(guó)能源安全問題的重要手段。氫燃料電池汽車能否迅速規(guī)?;?、商業(yè)化落地形成產(chǎn)業(yè)鏈,關(guān)鍵在于是否能有效解決燃料電池重要部件的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,突破國(guó)外技術(shù)封鎖且掌握核心技術(shù)。
目前在乘用車和輕型商用車市場(chǎng)上,以動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。那么,氫燃料電池汽車未來(lái)會(huì)不會(huì)取代純電動(dòng)汽車?黃全勝表示,短期內(nèi)是不可能的。隨著全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)進(jìn)步、氫燃料電池汽車保有量的增長(zhǎng)、氫加注設(shè)施的建設(shè),以及氫燃料加注需求的增加,氫燃料電池汽車的動(dòng)力成本將逐步下降,假以時(shí)日,中期可望具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、長(zhǎng)期可望具有市場(chǎng)吸引力和良好的成長(zhǎng)性。在做汽車發(fā)展能源替代技術(shù)路徑研究時(shí),不宜過早鎖定某種唯一的技術(shù)路徑,要堅(jiān)持政府引導(dǎo)、市場(chǎng)主導(dǎo),即發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用,遵循新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)濟(jì)規(guī)律,通過資本、科技、產(chǎn)銷,培育壯大氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)。
可以預(yù)見的是,我國(guó)氫能需求量會(huì)呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?!稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》指出,到2025年,形成較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度政策環(huán)境,燃料電池車輛保有量約5萬(wàn)輛??稍偕茉粗茪淞窟_(dá)到10-20萬(wàn)噸/年,成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分,實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬(wàn)噸/年。
可以暢想,未來(lái)出行者可以開著氫燃料電池汽車進(jìn)入“加氫站”,非常便捷地完成加注。氫風(fēng)已至,任重道遠(yuǎn),行則將至。讓我們共同期待更清潔的選擇和更美好的出行體驗(yàn)。
原標(biāo)題:氫能源汽車會(huì)取代純電動(dòng)汽車嗎?