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由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、北京市人民政府、海南省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局聯(lián)合主辦的第四屆世界新能源汽車大會(huì)（WNEVC 2022）于8月26-28日在北京、海南兩地以線上、線下相結(jié)合的方式召開。其中，北京會(huì)場位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的亦創(chuàng)國際會(huì)展中心。
大會(huì)由中國汽車工程學(xué)會(huì)等單位承辦，將以“碳中和愿景下的全面電動(dòng)化與全球合作”為主題，邀請(qǐng)全球各國政產(chǎn)學(xué)研界代表展開研討。本次大會(huì)將包含20多場會(huì)議、13,000平米技術(shù)展覽及多場同期活動(dòng)，200多名政府高層領(lǐng)導(dǎo)、海外機(jī)構(gòu)官員、全球企業(yè)領(lǐng)袖、院士及行業(yè)專家等出席大會(huì)發(fā)表演講。

其中，在8月26日舉辦的專題論壇：“交通與能源融合論壇”上，國家“十四五”氧能重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)總體專家組組長、同濟(jì)大學(xué)教授明文平發(fā)表重要演講。

以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：

能源交通融合加一個(gè)線路就全面了，道路、管路會(huì)融合非常好，管路也可以輸送能量，也是交通一種方式。今天談的氫能和后面說的事是一種燃料和動(dòng)力，就像電和電機(jī)。從能源核心來看，是個(gè)燃料的問題。我們消費(fèi)這一側(cè)，裝在里面動(dòng)力核心是什么？是把燃料變成有用功的東西，最核心科技目前是很熱門的，氣候變化就是跟太陽有關(guān)，甲烷壽命比較短但是也是非常厲害的。

發(fā)展問題和燃料安全問題對(duì)我們國家來說挑戰(zhàn)尤其大，特別是跟油氣有關(guān)，還有以煤為主的壓艙石怎樣在未來我們中國消費(fèi)更多的能源情況下，把碳能夠做到中和。三個(gè)問題加在一起時(shí)間周期比國外短，所以必須要有一些創(chuàng)新前瞻的科技在部署，或者產(chǎn)業(yè)要加速。我們要實(shí)現(xiàn)碳中和，這一側(cè)一定是低碳化的，消費(fèi)側(cè)一定是電和氫的某一種形式，當(dāng)燃料的東西加在一起，這種才能實(shí)現(xiàn)我們國家整個(gè)能源碳中和的目標(biāo)，所以中間也有一個(gè)線路圖的推理。

如果靠1000多個(gè)小時(shí)光伏和一年2000個(gè)小時(shí)風(fēng)電很難滿足這張網(wǎng)的時(shí)間長度，再建儲(chǔ)能，比如蓄電池鈉電池可以做到1兆瓦，還能做多大？這就是問題。因此氫當(dāng)成一種化學(xué)可以長時(shí)間存儲(chǔ)的燃料就很重要。

一輛汽車放5公斤氫，一公斤氫33度電低熱值，1臺(tái)車150千瓦時(shí)，同時(shí)把天然氣空了，換成氫，是100鈦瓦時(shí)。而液氫和氨目前已經(jīng)造出的罐子，液氨最大的罐子目前可以滿足100G瓦時(shí)，因此這個(gè)時(shí)間長度上的東西，基本上差不多。只不過大家說的是這個(gè)過程怎么樣能夠高效、安全，這是科技的問題。

另外一個(gè)問題就是動(dòng)力這側(cè)怎么拉動(dòng)三張網(wǎng)的融合。國際上也說的很清楚，未來的氫至少在消費(fèi)側(cè)占到15%左右，各個(gè)國家認(rèn)為不同，最大的是加拿大認(rèn)為有30%可輸送的能源。去年聯(lián)合國的預(yù)計(jì)有三分之二要在消費(fèi)側(cè)用掉，兩種東西，一個(gè)是氫氣碰撞地面轉(zhuǎn)移電子的反應(yīng)就是燃料電池，還有一種是被火苗燒掉的燃燒機(jī)械，大概三分之二用掉這。過去能源比如燒碳化鈣得到水泥這個(gè)事，現(xiàn)在連鋼鐵有機(jī)物，過去這個(gè)不歸氫管，所以站在我們國家的源側(cè)來說，什么辦法把碳降下來。能源供給側(cè)低碳化，可再生水、風(fēng)、光電日益成為一次能源的主體。能源消費(fèi)側(cè)零碳化：清潔電力和綠禽動(dòng)力，日益成為終端能源的主體。

不能只有可再生能源電這一頭，氫也是一個(gè)載體。一個(gè)燃料電池今天做100千瓦原動(dòng)機(jī)，科技本身進(jìn)步是肯定的，但是還要注意，所有的電池包括鋰電池在內(nèi)，它的放電是線性的，一節(jié)100瓦，兩節(jié)200瓦，它的功率是成指數(shù)的，所以它的效率不如電池化學(xué)。但是熱解也很重要。最大的工業(yè)熱解爐子，一個(gè)爐子就是800萬千瓦，所以怎么熱力解制氫，肯定是一個(gè)很大的問題，因此除了電解眼前下一步重要的問題可再生能源怎么熱解也是很重要的一個(gè)命題。

從幾臺(tái)車開始，到今天全中國有1萬輛車，剛才能源局領(lǐng)導(dǎo)講能看到運(yùn)行的6000多輛，算了一下我們國家過去氫在消費(fèi)側(cè)沒用的，現(xiàn)在差不多一年10萬噸氫在車上消費(fèi)。而且從科技部“十四五”專項(xiàng)啟動(dòng)以后，氨進(jìn)入科技視野當(dāng)成新的燃料?，F(xiàn)在全中國已經(jīng)在建綠氨生產(chǎn)是160萬噸，相當(dāng)于要消耗掉20萬噸綠氫，綠氫供給大于汽車使用。所以源頭部分雖然有3000噸氫進(jìn)到合成氨合成甲醇工業(yè)，但是那些都是高碳的。所以從形式看，燃料電池經(jīng)過這么一站，把性能提到可靠性這一關(guān)，汽車工業(yè)開發(fā)流程非常嚴(yán)謹(jǐn)。

所以反過來看，我們國家能源開發(fā)機(jī)械還在攻關(guān)，重燃這件事，但是這件事進(jìn)入開發(fā)流程以后，才有可能進(jìn)入產(chǎn)品階段。真正攻克壽命所有產(chǎn)業(yè)一上來就問你壽命，電解水用10年、20年？燃料電池車上用10年，發(fā)電用20年？所以壽命的事需要產(chǎn)業(yè)界、科學(xué)術(shù)界一起推動(dòng)，產(chǎn)業(yè)界能夠保證質(zhì)量可控科學(xué)界必須原子分子納米級(jí)看待這個(gè)問題。

目前我們國家在車上一年的產(chǎn)量產(chǎn)能在3000多，目前差不多一年能賣到1500，有疫情影響在里面。這是我們國家鼓勵(lì)補(bǔ)貼的地方，現(xiàn)在最核心卡脖子是在材料有關(guān)的。加氫站現(xiàn)在全國是270座。大概有20座加氫站是有70兆帕，全部是氣氫拉來，對(duì)于商有車35兆帕加氫，比國外70兆帕少了一半行駛里程。現(xiàn)在加氫站只能加100輛小車，因此對(duì)我們剛才說的，250公里的機(jī)車要2兆瓦，1小時(shí)就得用掉多少，因此這種加氫站是不是能滿足重載的車？所以給我們交通怎樣賦更多的能量，3分鐘加滿5公斤氫，這是小車的要求，3兆瓦的功率，氫是沒有問題的?？墒菍?duì)于49噸重卡，我們的目標(biāo)是7.5公斤氫1分鐘，這才能讓你這個(gè)車和船能夠運(yùn)轉(zhuǎn)起來，保證它的使用效率。這個(gè)已經(jīng)在項(xiàng)目里“十四五”項(xiàng)目交通口和能源口都在支持。那意味著30到15兆瓦功率往里灌1秒鐘。因此基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)很大的市場。當(dāng)然，嚴(yán)院士說最好不要擠套，現(xiàn)在道路上看油氣合建，油氫合建也有了，所以能源和交通設(shè)施發(fā)展交替發(fā)展，這個(gè)過程中一定會(huì)發(fā)生這種情況。

電器化不多做介紹，歐陽院士一起做規(guī)劃，他比較謹(jǐn)慎，認(rèn)為2030年我們國家100萬輛車中90萬輛是商用，10輛乘用車，這個(gè)量一般年就是耗氫500-600萬噸，我們能源希望3000萬噸一半是綠氫，這些車能滿足我們氫能總需求的四分之一，因此我們希望把這些重載的再拉起來，它的消費(fèi)有多少？今天有沒有規(guī)劃？“十四五”看有這個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過程和基礎(chǔ)設(shè)施，能為交通支撐的。

那么提出整個(gè)氫能的幾個(gè)方面，綠氫的供給是第一位的。首先燃料怎么存儲(chǔ)？70兆瓦的，氫有五種狀態(tài)，氣態(tài)、液態(tài)、冰態(tài)和磷脂態(tài)，日常用氣態(tài)、液態(tài)比較多。是不是可以做到化合態(tài)？熱力學(xué)算下來，700公斤壓力和零下253度，一公斤氫費(fèi)3.4度電，做成氨一公斤氫費(fèi)的電4.2度電，做甲醇費(fèi)的多。

如果用我們國家擅長儲(chǔ)氫材料吸附，一公斤氫吸附下來的熱就是3.6公斤。熱力學(xué)算并不多，大概10%多一點(diǎn)能量消費(fèi)。所以問題是能不能像氨這種好分子，甲醇分子不太好，一個(gè)是燒完變成碳，變成400PPM，你還得濃縮它。第二個(gè)問題是甲醇的消耗太多了，氫的能量被合成甲醇消耗太多，這個(gè)分子是不是更新？目前來說擺在這個(gè)圖上比較新，還沒有太看到。這里是具體的數(shù)，但是氨如果用內(nèi)燃機(jī)，問題來了，它的熱值只有柴油一半不到。這么一來，即使你達(dá)到柴油機(jī)的效能，問題仍然是比較多的。

燃料電池效率是否做到內(nèi)燃機(jī)50%？，不可能，能高一點(diǎn)，高到40%左右。因此這個(gè)問題對(duì)飛機(jī)來說是不敢說的原因，飛機(jī)動(dòng)力可能效率還要低，做熱效力來說。所以燃料品質(zhì)在終端能消費(fèi)的，你要92號(hào)汽油還是95號(hào)汽油，還是燃?xì)庥玫奶烊粴?，歸根到底是用動(dòng)力定義的，而不是一次能源給你92號(hào)汽油你就照這個(gè)來。因此我們定義的便捷改質(zhì)和高效動(dòng)力，安全存儲(chǔ)和快速輸配，包括綠色制取和規(guī)模轉(zhuǎn)存?，F(xiàn)在如果按照堿水電解，這個(gè)產(chǎn)業(yè)出來的原因就是火力發(fā)電廠需要清洗針對(duì)工業(yè)制造。過去研究比較成熟的燃燒科學(xué)來說，中國最大的挑戰(zhàn)就是電極問題，是微鈉電極。三個(gè)電解還是主要的，熱解還要探索。是不是十四五我們可以探討，國外已經(jīng)算出來了，綠氫在2030年成本等于灰氫。電解槽本身降本一定是追求的目標(biāo)。

第二就是氨能安全存儲(chǔ)與快速輸配體系。研究內(nèi)容：面向交通運(yùn)輸用氫的高效儲(chǔ)輸需求，研發(fā)高密度的材料。還有怎么比電網(wǎng)輸還便宜，這是綠氫追求的目標(biāo)。管道終端，美國說2030年的科技目標(biāo)，前面制綠氫7塊錢一公斤，輸儲(chǔ)到管網(wǎng)末端7塊錢一公斤，算上加氫站，再加7塊錢，就是21塊錢1公斤氫，載運(yùn)工具用燃料，如果按燃料電池效率算，可能比現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)燒油還會(huì)便宜40%多。第三個(gè)是高效動(dòng)力。這件事是我們是否能實(shí)現(xiàn)更長的載運(yùn)，包括載運(yùn)和發(fā)電過程里的效率核心。還有一點(diǎn)，是否能增加機(jī)電混合的路子。

我們國家從發(fā)改能源局層面，從經(jīng)濟(jì)層面講氫能，氫燃料，是今年和去年的事?？萍疾恳恢痹谥v，從十五就開始講，那是科技界的事。國外，國家級(jí)講應(yīng)該是2002年就開始了。因此我國這種綜合場景包括碼頭場景是很少的，說白了沒有井岡山就沒有根據(jù)地，法律標(biāo)準(zhǔn)都很少。所以提出了氫進(jìn)萬家，最核心就是能源交通融合一個(gè)路網(wǎng)一個(gè)管網(wǎng)。消費(fèi)側(cè)的一個(gè)動(dòng)能一個(gè)電和熱能怎么融合的問題。所以，山東省還是下了很大的決心的。

總的我們的目標(biāo)希望在這五年，在科技部帶領(lǐng)和推動(dòng)下，各位專家把我們國家科技水平做到國際先進(jìn)水平。同時(shí)在2030到2030終端消費(fèi)綠氫1.5%左右。

還有一件事情可以獲得很多油就是聯(lián)合循環(huán)。就是把熱機(jī)排放的熱，比燃料電池平時(shí)工作溫度都高，給我好了，我可以減少很多內(nèi)耗的電。第二點(diǎn)燃料電池為了實(shí)現(xiàn)氫氣，不要白白浪費(fèi)，我們氫氣剩下給你內(nèi)燃機(jī)燒，這也會(huì)提高效率。

所以，我們同濟(jì)一幫專家和上海探討的時(shí)候，我們國家氫動(dòng)力這一層很可能是從移動(dòng)式走向分布式、集中式的過程。需要攻克的時(shí)間比較長，最核心是兩類基礎(chǔ)核心問題。真正的能源革命可能在路上，不是說的，等你發(fā)現(xiàn)它的時(shí)間可能已經(jīng)來不及了。所以我們一定要迎頭趕上。

謝謝大家！

原標(biāo)題：同濟(jì)大學(xué)教授明文平：氫能技術(shù)創(chuàng)新及載運(yùn)動(dòng)力發(fā)展態(tài)勢