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氫燃料電池直面產業化之痛

作者:樊桐杰 來源:中國能源報 發布時間:2019-11-20 瀏覽:
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受技術和成本制約,我國80%的氫產量都來自煤制氫和工業副產氫,并且絕大部分在廠內自產自銷,供給到外部的使用量很少。鑒于氫氣供給的這一特點,目前我國存在氫氣基礎設施建設不足的情況,并突出表現在氫氣的儲運上。

“2008年奧運會是中國電動汽車走向產業化的關鍵節點,2022年冬奧會也將成為我國燃料電池汽車發展的里程碑。”11月14日,在張家口舉辦的2019年長城國際可再生能源論壇上,清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高指出。

這一觀點得到了統計數據的印證。11月11日,中國汽車工業協會發布的汽車工業經濟運行情況顯示,2019年1-10月,我國燃料電池汽車產銷分別完成1391輛和1327輛,比上年同期分別增長8.2倍和8.0倍,成為汽車市場“寒冬”中的一抹亮色。

各地規劃布局提速

我國早在2006年就將氫能與燃料電池寫入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》,此后,《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030 年)》等國家級規劃都明確了氫能與燃料電池產業的戰略性地位,2019年的政府工作報告指出,要“推動充電、加氫等設施建設”。政策的支持提振了行業發展信心,各地對氫燃料電池的規劃布局全面提速。

京津冀地區以冬奧會為牽引,北京和張家口建立多個“氫能出行”示范運營區域,天津計劃到2022年打造產值突破150億元的氫能生態圈;在華中地區,武漢根據加氫站的日加注量給予建設運營補貼;在長三角地區,江蘇省規劃到2025年,氫燃料電池汽車年產量突破1萬輛,加氫站突破50座;上海市發布的燃料電池汽車發展規劃顯示,到2020年,上海將建設加氫站5至10座,燃料電池汽車運行規模達到3000輛。此外,西北、西南及珠三角地區都在大力支持加氫站建設及氫能產業發展。

“近年來,我國在燃料電池汽車技術方面獲得一定進展,如東岳集團研發了膜電極制備、燃料電池系統集成與控制技術等核心技術,國家電網、中石油、中石化等大型企業紛紛布局產氫、儲氫、運氫、加氫產業鏈。” 張家口氫能與可再生能源研究院執行院長、清華大學副教授王賀武指出。

規模化發展仍需時日

一方面,氫燃料電池汽車具有高效、續航里程長等優點,另一方面,其面臨的成本、儲存、運輸等問題也同樣明顯。

發展氫燃料電池汽車,首先要解決氫的來源。“2018年,我國氫產量約2200萬噸,是世界第一產氫大國。” 北京低碳清潔能源研究所新能源中心助理主任、氫能研發部門經理何廣利說。

何廣利指出,受技術和成本限制,我國80%的氫產量都來自煤制氫和工業副產氫,并且絕大部分在廠內就自產自銷了,供給到外部的使用量很少。因此,氫燃料電池汽車的氫來源并不多。

鑒于氫氣供給的這一特點,目前我國存在氫氣基礎設施建設不足的情況,并突出表現在氫氣的儲運上。

“在儲氫領域,現階段我國主要應用35MPaIII型、70MPaIII型瓶,氫氣的儲運質量密度小、效率低、成本高。” 北汽福田汽車股份有限公司新能源平臺總監秦志東表示。

據了解,氫的運輸方式有兩種,一種是通過車、船等運輸工具運輸,另一種是管道運輸。“目前,我國《氫能汽車用燃料液氫》《液氫生產系統技術規范》《液氫貯存和運輸安全技術要求》三項國家標準已通過專家評審,落地后將開啟液氫民用化的第一步。管道方面,我國規模很小,與歐美成熟的市場相比有一定差距,目前正在開展兩項工作,一是高壓氫管道的氫脆篩選和管道篩選,二是嘗試在天然氣管道里面摻氫。但是,‘三桶油’的管網業務馬上要歸并到國家油氣管網公司,將來由誰來歸口、怎么歸都不確定,預計真正到應用階段還有五六年的探索期。”北京海德利森科技有限公司副總經理、產品總監韓武林指出。

氫燃料電池汽車的核心部分在于燃料電池,“氫燃料電池系統的關鍵零部件,如電堆、催化劑、膜電極、雙極板、密封材料等,我國目前已能夠實現國產化,但規模化、批量生產的產業鏈還未完全形成,成本較高。” 清華大學教授李建秋坦言。

找準突破口實現新跨越

“張家口是國家級可再生能源示范區,又是冬奧會的舉辦地,是氫燃料電池最佳的產業化市場基地。”歐陽明高表示,具備天時、地利、人和優勢的張家口將成為氫燃料電池發展的突破口。

據秦志東介紹,張家口率先進行了氫燃料電池汽車的商業化運營,最新一代燃料電池公交車于去年8月1日投入運營,單車最高運行里程近10萬公里,經過大量測試與統計,目前張家口的氫燃料電池汽車運營成本達到了與傳統燃油車相當的水平。

歐陽明高進一步指出,考慮到與純電動汽車成本平衡點的對比,氫燃料電池動力系統更適合長途大型高速重載車輛(重型卡車、物流車、公交車等),主要替代柴油機,鋰離子電池動力系統更適合小型轎車,主要替代汽油機,兩種技術不是替代關系,而是互補的。

同時,多位業內專家指出,由于冬天車內供暖耗能較高,如采用純電動車,續航里程會顯著縮短。而燃料電池本身的余熱就能保證供暖,因此,氫燃料電池汽車在北方地區更有優勢。

“實現氫燃料電池汽車的低成本、高安全運行,需要整個產業鏈共同協作配合。” 王賀武表示。

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今年各地氫能補貼

◆浙江省

2019年1月,浙江省印發《浙江省汽車產業高質量發展行動計劃》(2019—2022年)。該《行動計劃》明確提出,要加快培育燃料電池汽車產業鏈,支持燃料電池電堆等關鍵技術研發,鼓勵有能力的企業加快研制燃料電池汽車。

◆海南省

2019年3月,海南省印發《海南省清潔能源汽車發展規劃》,提出要堅持充電為主、加氣為輔,加氫提前布局的原則,力爭通過3—5年時間,建成覆蓋全省、滿足各類型清潔能源汽車應用基本需求,充換兼容、快慢充互補、多場景結合、智能化的充電加氣、加氫網絡。

◆山西省

2019年4月,山西省發布《山西省新能源汽車產業2019年行動計劃》,該《行動計劃》顯示,山西將依托太原等城市現有氫燃料電池汽車相關產業開展試點示范,將山西打造成中國“氫谷”。明確在氫燃料電池汽車補貼方面,將按照中央財政補助1:1的比例給予省級財政補助,并對加氫站和氫燃料加注進行適度補貼。

◆四川省

2019年5月,四川省發布《打好柴油貨車污染治理攻堅戰實施方案(征求意見稿)》。《方案》鼓勵開展燃料電池貨車示范運營,建設加氫示范站;支持替代燃料、混合動力、純電動、燃料電池等技術攻關,鼓勵開發氫燃料等新能源專用發動機,優化動力總成系統匹配。

◆北京市

2019年6月,北京市發布《關于調整<北京市推廣應用新能源汽車管理辦法>相關內容的通知》,明確燃料電池汽車按照中央與地方1:0.5的比例安排市級財政補貼。

◆重慶市

2019年6月,重慶市發布《關于印發重慶市2019年度新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。根據《通知》,加氫站按照日加氫能力分檔次給予補貼,最高補貼為200萬元。

◆河南省

2019年6月,河南省發布《關于引發加快新能源汽車推廣應用若干政策的通知》,鼓勵相關生產企業加大氫燃料電池汽車推廣力度,積極參與國家和省級氫燃料電池汽車示范運營項目建設,省財政根據項目投入運營的氫燃料電池汽車數量及配套設施建設情況給予一定比例的獎勵。

◆山東省

2019年6月,山東省發布《山東省氫能源產業中長期發展規劃(2019-2035)》提出,到 2025 年,全省氫能源產業增加值達到1000億元,燃料電池固定式發電裝機容量達到 3200兆瓦,燃料電池汽車應用規模達到 50000 輛,加氫站數量達到 200座。

◆河北省

2019年8月,河北省發布《2019年新能源汽車發展和推廣應用工作要點》提出,加大對燃料電池等優勢產品的研發支持,鼓勵張家口使用燃料電池公交車。同時,河北省發改委等部門聯合印發《河北省推進氫能產業發展實施意見》,明確了該省氫能產業的發展目標:到2022年,氫能關鍵裝備及其核心零部件基本實現自主化和批量化生產,氫能產業鏈年產值達150億元。到2030年,培育5-10家具有國際領先的龍頭企業,氫能產業鏈年產值突破2000億元;至少建成100座加氫站,燃料電池汽車運行超過5萬輛。

關鍵字:氫能

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