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工程7(2021)719意见和评论我国氢能产业发展趋势及建议张晓强中国国际经济交流中心,北京1000501. 介绍在新一轮科技革命和产业变革的推动下,世界能源格局正在深刻调整,各国形成共识,推动能源向清洁低碳转型,应对全球气候变化。氢能作为清洁无碳的二次能源,是各国能源战略的重要组成部分。燃料电池技术对指导当前全球能源技术革命也具有重要意义.中国明确了其可持续能源目标:二氧化碳排放达到峰值[1],实现碳中和[2]。随着技术和产业的深入发展,氢能将在实现这些目标方面发挥重要作用。2. 中国氢能产业的发展趋势近年来,我国氢能产业发展迅速。截至2020年底,我国燃料电池汽车保有量超过7000辆,加氢站超过100座,成为全球最大的燃料电池商用车生产国。各地产业布局也加快推进。截至目前,已有20多个省(含直辖市)和40多个城市发布了氢能规划和指导意见。此外,还规划了30多个氢能产业园,其中不少已经建成。其中,长三角、珠三角、环渤海地区已初具规模,一批氢能企业和研发(R D)机构聚集,呈现集群化发展态势。中国政府也高度重视氢能产业的发展在2019年的中华人民共和国全国人民在《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》[4]中能源系统,以协调氢能产业的发展。为支持氢能技术发展,《能源技术革命与创新行动计划(2016-燃料电池汽车的发展目标和配套政策相对明确。2020年正式发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-二零二零年,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委、中华人民共和国国家能源局发布《关于开展燃料电池汽车示范应用工作的通知》[8],以燃料电池汽车为抓手,采取以奖代补的3. 中国氢能产业面临的问题3.1. 煤制氢主导制约氢能高质量发展中国是氢的主要生产国。据行业统计,工业制氢的产量每年约为3000万吨,其中大部分用作工业原料。此外,中国每年生产约600万吨工业副产品氢气,可用于满足新的氢气需求。目前,制氢主要依靠化石能源,其中煤制氢工艺产生的氢气比例最大(表1)[9],技术最成熟。但根据相关机构报告的研究,非化石能源消费占我国https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.04.0122095-8099/©2021 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页:www.elsevier.com/locate/engX. 张工程7(2021)719720·····表1中国制氢结构现状产氢量百分比方法原材料制氢化石能源煤制氢62%天然气重整制氢19%同质发展、无序竞争的现象。《2020年氢能应用发展白皮书》[11]显示,我国氢能产业链相关企业数量已达2196家,近五年新注册氢能相关企业数量增长457%,上市公司137石油、焦炉煤气、氯碱尾气等制氢.百分之十八参与氢能源的公司根据收入-据全面统计,到2025年,地方相关规划中提出的氢燃料电池汽车产量有望达到10万辆以上制氢通过水的电解-1%然而,从2016年到2020年,中国燃料电池汽车的年均产销量仅为1500辆左右其他方法生物质、沼气等微尺度到2050年,能源消费应达到70%,以实现碳中和的目标。由于这一比例在2020年底仅为16.4%,未来非化石能源的消费必须大幅增加。目前,由于碳捕获和储存技术的不成熟和高成本,化石能源制氢是不可持续的。 因此,氢能产业的发展应朝着“绿色”环保的方向发展3.2. 自主创新能力弱推高全产业链我国在制造业各个环节的关键核心技术上与国际先进水平差距较大,氢能产业链,包括氢能工业系统、储运、加油、燃料电池制造等,例如,中国制造的燃料电池堆的体积功率密度、每千瓦铂催化剂用量、长管拖车的压缩氢气压力分别为1.8kWL-1、0.4gkW-1,国际先进水平分别为3.1kWL-1、0.2gkW-1和45MPa。进口依赖导致产业链成本高企。例如,一辆3.5 t燃料电池物流车的制造成本为80万CNY,最终氢气总成本为50 CNY kg-1(表2)。政府不会向任何特定行业提供长期补贴,因此氢能行业应审查2019年国家能源委员会会议[10]把探索氢能商业化路径作为产业发展的重要方向。3.3. 随着地方布局整个氢产业链,过热的迹象正在显现目前,各地政府正将氢能产业作为重要的新动力进行培育,并进行全产业链布局。然而,对当地氢能产业的比较优势缺乏客观分析。此外,还有一个严重的问题--(图 1)[12]。受疫情影响,燃料的生产和销售2020年的电池车比上一年减少了一半以上。整个行业相对脆弱。走向大规模商用尚需时日,必须考虑隐性产能过剩的风险。4. 推动我国新时期我国氢能产业的发展正处于起步阶段,有必要在深入研究分析的基础上,协调有序推进氢能产业发展,促进产业高质量发展。4.1. 贯彻绿色发展基于二氧化碳排放达峰、碳中和的目标按照规划目标,“十四五”期间煤炭消费要实现零增长,煤炭消费要逐步下降。非化石能源消费比重到2030年要达到25%左右,到2035年要提高到30%左右。未来我国应将风能和太阳能可再生能源作为氢能长期可持续发展的基础,充分发挥氢能在构建清洁、低碳、安全、高效能源体系中的作用要因地制宜,坚持可再生能源制氢有风有水的地区)和经济优势的地区优先发展制氢产业。4.2. 推动科技发展要充分发挥我国新型国家科研体系的作用表2最终使用氢的成本。生产储运加油总方法煤制氢电氢(0.3CNY·(kW单价(CNY·kg-1)10·h)-1)2020 CNY·kg-1(150 km运输半径)10CNY·kg-140-1千克氢气的热值相当于3千克(4升)92号汽油的热值。 以北京92号汽油价格6.1CNY·L-1(截至2021年1月24日)为例,当氢气价格约为24 CNY·kg-1时,将与汽油价格相近。X. 张工程7(2021)719721Fig. 1. 2016-2020年中国通过产业联盟、创新平台等方式,组织产业链上的龙头企业进行联合研究,避免分散研发、重复建设造成宝贵的科研资源浪费。围绕氢能生产、储存、运输、加注和多样化应用的全产业链,加快突破关键材料、核心技术和装备瓶颈,逐步降低氢能成本,完善相关技术标准,建立检测、认证和监管体系。同时,中国应抓住世界能源转型的新机遇4.3. 构建产业发展新格局适时出台氢能顶层设计,促进协同发展;引导地方政府合理开展区域示范,集中优势资源,通过示范应用推动技术和产品迭代发展,验证商业化应用路径,避免无序竞争。氢能产业需要多方面的投资,比如建厂。此外,按照中国的“七通一平”,将需要市政道路、供水、供电、供暖、排水、排污、电信或宽带以及高地形成。还需要购买设备和仪器,开展技术研发,建设加氢站。因此,中国政府应该分析一下,从科学、全面的角度来审视整个产业和整个氢能生命周期,应该考虑投入和产出的优势,而不是简单地着眼于某一年形成多少亿CNY的新产值。此外,中国在发展燃料电池汽车产业的同时,应推动分布式发电、储氢、应急电源、氢动力船舶等多元化技术的示范应用,以更充分地挖掘氢能源的价值和潜力。引用[1] Xi J.携手构建合作共赢、公平合理的气候变化治理机制--在气候变化巴黎大会开幕式上的讲话。北京:人民出版社; 2015年。 中文.[2] Xi J.在第75届联合国大会一般性辩论上[互联网]。北京:新华网; 2020年9月22日[引自2021年1月27日]。可从以下网址获得:http://www.gov.cn/xinwen/2020-09/22/content_5546168 htm. 中文.[3] 2019年政府工作报告[网络]。北京:中华人民共和国国务院办公厅; 2020年10月 11 日 [ 引 自 2021 年 1 月 27 日 可 从 以 下 网 址 获 得 :http://www.gov.cn/guowuyuan/2019zfgzbg htm. 中文.[4] 中华人民共和国能源法北京:中华人民共和国国家能源局; 2016年12月30日[ 引 自 2021 年 1 月 27 日 可 查 阅 : http://www.nea.gov.cn/2020-04/10/c_138963212.htm。中文.[5] 能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)[互联网]。北京:国家发展和改革委员会、中华人民共和国国家能源局; 2016年3月[引用日期:2021年1月27日可查阅:https://www.ndrc.gov.cn/fggz/fzzlgh/gjjzxgh/201706/W020191104624264919689.pdf。中文.[6] 能源技术创新“十三五”规划[互联网]。北京:中华人民共和国国家能源局; 2016年12月30日[引自2021年1月27日可查阅:http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto83/201701/t20170113_2490.htm。中文.[7] 新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)[互联网]。北京:中华人民共和国国 务 院 办 公 厅 ; 2020 年 10 月 20 日 [ 引 自 2021 年 1 月 27 日 可 查 阅 :http://www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm 。 中文.[8] 关于燃料电池汽车示范应用的通知[互联网]。北京:财政部、工业和信息化部、科学技术部、国家发展和改革委员会、中华人民共和国国家能源局; 2020年9月21日[引自2021年1月27日可查阅:http://jjs.mof.gov.cn/zhengcefagui/202009/t20200918_3591168.htm。中文.[9] 刘翔,吴勇,穆勇,刘军,钟超,付凯,等.中国氢能产业发展报告2020.次报告.北京:中国EV 100; 2020年10月中文.[10] 国务院总理李克强主持召开国家能源委员会会议[互联网]。北京:中华人民共和国国务院办公厅可从以下网址获得:http://www.gov.cn/guowuyuan/2019-10/11/content_5438589.htm 中文.[11] 2020年氢能发展与应用白皮书[互联网]。北京:赛迪科技创新; 2020年12月[引用于2021年1月27日]。可从以下网址获得:http://www.ccidgroup.com/info/1105/32320.htm 中文.[12] 中国汽车工业协会汽车统计[互联网]。北京:中国汽车工业协会;2020年12月[引自2021年1月27日]。可从以下网址获得:http://www.auto-stats.org.cn/ 中 文 .
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