賽迪顧問-氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待關(guān)注

..4-.v.6月19日，日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟省發(fā)布到2040年的“氫社會〞戰(zhàn)略路線圖，將氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)作為未來重要的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)予以大力開展；7月30日，日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟省下屬新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)發(fā)布了?NEDO氫能源白皮書?，明確日本氫能源的技術(shù)開發(fā)方針，氫能正逐漸滲透到日本社會的方方面面。實際上，由于氫能突出的節(jié)能、環(huán)保、儲量豐富等特點，除日本以外，美國、德國、法國、丹麥等許多興旺國家都已將氫能作為國家能源戰(zhàn)略的重要組成。但經(jīng)過多年推動，氫能源的開展進程明顯滯后于太陽能、風能及鋰離子動力電池等領(lǐng)域。那么，制約氫能源產(chǎn)業(yè)開展的主要因素有哪些，氫能源的未來開展趨勢和時機在哪里，中國又該怎樣對待和應對全球氫能源的開展？一、氫能源優(yōu)勢突出，是未來新能源體系的重要組成氫能源來源廣泛，將成為解決能源短缺問題的重要途徑。氫是自然界存在最普遍的元素，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，來源廣泛。氫以化合物的形態(tài)大量貯存于水中，而水資源是地球儲量最豐富的資源之一，地球70%的面積被水所覆蓋，總儲量達14億立方公里，為氫能的獲取提供了廣泛的資源保障，水電解制氫氣也是目前轉(zhuǎn)化效率最高的制氫方法，但目前仍較為昂貴的生產(chǎn)本錢制約了水電解制氫的開展。此外，氫能源也可以從煤、天然氣等傳統(tǒng)石化能源中制取，且技術(shù)相對成熟、本錢較為低廉，但化石能源制氫過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題仍有待解決。雖然仍存在諸多技術(shù)障礙，但總體來說，氫能源制備具有廣泛的資源根底，也因此成為各國能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。氫能源節(jié)能環(huán)保、高效清潔，將成為綠色能源體系重要組成。隨著石油、天然氣、煤等存量有限的化石燃料儲量的日益減少及環(huán)境負擔的不斷加重，氫能源作為高效替代清潔能源正逐漸受到重視。氫的單位燃燒熱值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，而標準狀態(tài)下密度卻僅為0.0899g/l，具有燃燒熱值高、重量輕、可連續(xù)供能、存儲運輸便捷等特點，既可滿足交通工具等移動式能源需求，又能實現(xiàn)家庭、公共場所等等分布式能源需求，應用領(lǐng)域廣泛。更為重要的是，氫燃燒時除生成水和少量氮化氫外，不會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，環(huán)境負擔小。因此，氫能源有望成為未來社會綠色能源體系的重要組成。利用氫設施削峰填谷，是解決新能源輸出不穩(wěn)定的有效途徑。風能、太陽能光伏發(fā)電是應用技術(shù)最為成熟的新能源，但其受天氣、季節(jié)、時間的約束性較大，發(fā)電量不穩(wěn)定，在給電網(wǎng)造成了較大負擔的同時，極易造成資源浪費。僅中國，2013年就有高達162億千瓦時風電因無法消納而被迫放棄，約占全國風力發(fā)電總量的一成。通過將由氫水電解裝置、儲氫裝置以及燃料電池組成氫設施與太陽能光伏、風力發(fā)電設備集成應用，在電力充裕時將其轉(zhuǎn)化為氫儲存起來留待電力緊X時使用，既能有效緩解新能源輸出不穩(wěn)定對電網(wǎng)造成的負擔，又能解決能源應用的周期性短缺，將在提高能源利用率、增強電網(wǎng)穩(wěn)定性中發(fā)揮重要作用。由于氫能源的眾多優(yōu)勢，興旺國家均極積地布局氫能源產(chǎn)業(yè)。美國早在2004年就發(fā)布了?氫能源方案?，將氫能和燃料電池確定為維系經(jīng)濟繁榮和國家平安的技術(shù)之一，提供大量資金資助科研機構(gòu)進展氫能研發(fā)，方案分四個階段到2040年全面實現(xiàn)氫能源經(jīng)濟；法國政府于2013年9月啟動了包含氫能源開展的“新型工業(yè)國家〞工程，支持各種與氫能相關(guān)的技術(shù)開展，包括氫氣的生產(chǎn)、儲存、相關(guān)根底設施的建立以及清潔交通的推廣，旨在將法國建立成歐洲氫燃料領(lǐng)域的領(lǐng)導者。但綜合分析來看，氫能源產(chǎn)業(yè)化推進速度較慢，目前全球的加氫站總數(shù)不過一百座，氫能源應用開展仍主要局限在個別區(qū)域的應用示范，尚未有國家真正搭建起氫能源應用體系。二、氫能源距產(chǎn)業(yè)化應用仍有一段距離，燃料電池將成為率先起步領(lǐng)域〔一〕氫能源在制備、儲運環(huán)節(jié)仍存在較大平安環(huán)保障礙，制約了氫能源的產(chǎn)業(yè)化推廣氫能源的制備方式包括水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉(zhuǎn)化制氫等。受到技術(shù)、本錢限制，從石油、天然氣等化石能源中制取氫氣是當前全球氫能制備的主要途徑，但化石能源制取氫氣時，會伴隨大量的能量流失并排放一氧化碳、氮氧化物等有害氣體，大大削弱了氫作為清潔能源的環(huán)保效益，實際上從石化能源制備氫能本身就不符合降低對石化能源依賴的開展新能源的初衷。此外，氫能源儲運過程的平安性也存在較大問題。當前氫氣的儲運主要通過將氫氣加壓或者液化后利用管道或者交通工具進展傳輸，由于氫氣對金屬的腐蝕性，易造成儲運容器的開裂，加大了氫氣泄露風險，加之氫氣較低的燃點〔比汽油低20倍〕，一旦出現(xiàn)泄漏，極易被點燃，與空氣混合后更是容易產(chǎn)生爆炸。在制氫技術(shù)、儲氫材料沒有出現(xiàn)重大突破的前提下，氫能源的產(chǎn)業(yè)化將面臨較大的困難。〔二〕從本錢來看，現(xiàn)階段氫能源應用與傳統(tǒng)能源相比存在較大差距作為二次能源，氫能源需通過物理化學手段進展提取，且儲運條件要求較高，在當前技術(shù)條件下額外能耗較高，經(jīng)濟性與傳統(tǒng)能源相比仍存在較大差距。目前，石油、天然氣等化石能源是氫氣制備的主要來源，但化石能源制取氫氣過程中本身會產(chǎn)生較大能耗，再加上將化石能源輸送到氫氣生產(chǎn)裝置以及生產(chǎn)過程中配的相應環(huán)保裝置，所消耗的能量更大，大大提高了氫氣制備的本錢，從水中電解制取氫氣的本錢那么更高。而能量儲藏角度來看，在當前技術(shù)條件下氫儲藏能量后再釋放能量的效率僅約50%左右，遠不及其它較為先進的儲能電池〔75-85%〕，更是不及用電力傳輸超過90%的傳輸效率。因此在現(xiàn)階段，從經(jīng)濟性來看氫能源與傳統(tǒng)能源還存在較大差距，成為阻礙氫能源市場應用推廣的另一大阻礙。〔三〕以電池為核心產(chǎn)品開展的固定領(lǐng)域應用將成為氫能應用率先開展的領(lǐng)域雖然氫能源的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開展仍存在很多障礙，但圍繞氫燃料電池應用市場的加速開展將推動氫能源產(chǎn)業(yè)的開展，家庭、商業(yè)領(lǐng)域的固定應用以及叉車、汽車等交通運輸領(lǐng)域?qū)⒊蔀闅淙剂想姵貞眉铀俚闹饕苿恿Α?jù)統(tǒng)計2012年，全球燃料電池系統(tǒng)出貨量近3萬臺，同比增長約34%，相對2008年增長超過321%，其中，固定式氫燃料電池從2008年的2000臺上升到2012年的2.5萬臺，增速最為明顯。2013年10月，松下公司與日本東京燃氣公司宣布研發(fā)出可供家用的燃料電池“ENE?FARM〞，2014年7月德國弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)與系統(tǒng)研究所〔IKTS〕宣布其研發(fā)的適用家庭使用的燃料電池發(fā)電裝置進入市場化批量生產(chǎn)前的試運行階段。在綠色環(huán)保需求提升、能源約束加劇的背景下，家庭、公共場所節(jié)電、自身發(fā)電需求將呈持續(xù)增長態(tài)勢。相比之下交通運輸領(lǐng)域需求增長較為平穩(wěn)，目前全球交付量不超過1萬臺。但隨著2015年前后豐田等公司燃料電池車商業(yè)化的推進，未來幾年汽車領(lǐng)域燃料電池增速將大幅提升。根據(jù)日本富士經(jīng)濟對產(chǎn)業(yè)和商業(yè)、家用、燃料電池車、叉車等驅(qū)動、便攜和應急以及便攜終端6個領(lǐng)域的調(diào)查顯示，到2025年全球市場總計將到達51843億日元。綜合分析來看，氫能源受制于諸多技術(shù)障礙和較為緩慢的產(chǎn)業(yè)化進程，短期內(nèi)不會對全球能源幅員產(chǎn)生重大影響，但從長期來看，氫能源作為一種戰(zhàn)略性清潔能源仍將有較好的開展前景。國內(nèi)方面，由于對開展氫能源的爭論較大，國家一直未對氫能源的開展戰(zhàn)略做出明確規(guī)劃