冬奥氢能大巴和无人机加氢只需几分钟 中国氢能产业“氢”松开局
冬奥会正在冰天雪地的北国热火朝天地比着,网友们在欢呼中国运动员夺得奖牌的同时,也看到一些大巴车在零下十几度的露天环境中随时待命,为运动员和工作人员们提供贴心服务。
细心的网友会发现,这些车不烧油,也不是靠给锂电池充电来获得动力,而是烧氢,就是大家所熟知的氢气。有意思的是,充氢时间10分钟不到,几乎和加油时间差不多,却比充电耗时要少得多。最重要的是,这些氢能源大巴车可以实现在零下三十多度的低温环境中正常启动,而且不用担心掉电快,几乎不会发生因为没有动力而人在囧途的尴尬情况。
但是,尽管氢能源汽车有着一系列优点,却不会在短期内迅速走入寻常百姓家。那么,为什么氢能源汽车有如此多的优点,却不会迅速而广泛的普及呢?中国的氢能产业战略会让我们开上氢能源车么?对我们的生活有什么影响?
一、氢能源车不会因为北京冬奥会而闪电普及
本次北京冬奥会使用的氢能源汽车,搭载的是国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”FCS80燃料电池系统,该系统额定净输出80kW。正常情况下,加氢一次的耗时只有10分钟,但是却可以行驶450-630公里。
其可以在零下30摄氏度启动的特点,让它们甚至可以在冬季的北方,有着广阔的商业前景。宇通集团和福田欧辉等国内公司生产的这些氢能源汽车,响应了环保要求。除了氢能源汽车外,本次冬奥会还有3架搭载“氢腾”空冷燃料电池系统的中国商飞无人机——灵雀-H、ET120、GT30。这些氢动力交通工具可以实现空地联合“作战”,保障冬奥会的交通顺畅。
氢能的优势大家都比较清楚,比如:氢能燃料电池拥有更大的能量密度,是锂电池的100多倍;氢气的热值约为140MJ/KG,是煤炭、汽油等传统燃料的3倍以上;氢能来源多样,工业副产品可以制氢,也就是俗称的“灰氢”,也可利用光伏、风电等可再生能源电解水制氢,也就是俗称的“绿氢”。但是,即使如此,即使日本丰田研发出了续航超过1000公里的氢能源汽车,氢能源汽车也不会因为冬奥会就迅速流行起来,原因在哪里呢?
第一,氢能虽然清洁,但是氢能成本高。目前国内的氢气售价是60-80元/KG,与燃油车相比,百公里成本太高,遑论和纯电汽车的交通成本相比了。
第二,加氢站凤毛菱角,导致氢能源汽车曲高和寡。社会发展到今天,加油站到处都是。在国家电网铺开的基础上,充电桩也到处都是。据专家统计,一个加氢站的成本是4个充电桩和5个加油站的建设成本。国内有加氢站也是近几年才有的事,全国目前的加氢站不超过200个。如果按照人均比来看,远低于欧洲国家。即使是欧洲国家,截至2021年底,英国才12个,德国才100个左右。
第三,氢气看似制造简单,但是储存和运输却不容易。国内氢气储存目前以气态方式为主,但是运输成本却达到10元/100KM。值得一提的是,氢能燃料电池堆还需要用铂金作为催化剂,也就是活,氢能源不仅烧的是氢气,还在烧金。根据2020年上半年的数据,中国电动汽车保有量超过400万辆,而燃料电池汽车保有量只有7000辆。数据就说明了一切。
二、中国氢能产业战略会让氢能源车逐步走入大众生活
尽管我们说氢能源汽车不会迅速因为冬奥会而普及,但是随着中国氢能产业的发展和战略性展开,氢能在可遇见的时期内,会不断扩大在交通领域的介入面,从一个侧面,实现总体国家安全观中所说的科技安全、生态安全和经济安全。具体来说:
第一,各级政府和企业已经启动了氢能源项目,支持氢能源燃料电池汽车的部署,以及生产可再生氢。现在已经有23个省市将氢能确定为经济发展重点或是制定了氢能发展计划,北京市和江苏省重点加快氢能发电建设,浙江省的目标是在公共和港口物流运输中使用氢能燃料电池汽车,以及将制氢与海上风力发电相结合。
截至目前,我国已经是世界上最大的氢气生产国,产量约占全球总量的四分之一。中国的市场性氢气主要来自未释放充分的化石燃料,60%来自煤炭,25%来自天然气。我国也有着全球第三大燃料电池汽车市场。巨大的可再生能源发电能力,也有助于支撑可再生氢的快速发展。我国拥有当今世界上最大的可再生能源发电装机容量,计划将太阳能和风能发电装机容量从2020年的近600吉瓦 (GW)翻一番,到2030年达到1200吉瓦。
与此同时,电解成本下降速度也很快,电解槽利用电力将水分解成氢气和氧气。国际氢能委员会的一份报告指出,到2030年,在中国所有地区,电解将成为成本最低的低碳生产技术。截至2020年,全球电解槽设备和部件制造能力的35%来源于中国。2022年,中国电解产能预计将是2021年的5倍,2022年,将占全球总量的60%以上。相比于欧洲,中国的电解槽价格也便宜得多,中国将成为世界上最大的电解槽供应商。
第二,卡车和公共汽车,相对而言有着固定的交通运输线路,一方面,可以在固定线路上安装加氢站,这样可以平摊成本,另一方面,随着卡车和公共汽车的线路普及和加氢站规模扩大,也会逐步淡化家用氢能源汽车的成本忧虑。早在2016年发布的氢燃料电池汽车技术路线图,我国就计划到2025年拥有超过50000辆氢能源燃料电池汽车和300个加氢站,到2030年达到100万辆氢能源燃料电池汽车和1000个加氢站。根据2020年10月发布的《新能源汽车产业发展规划》,到2035年,加氢站将达到2000个。内蒙古的目标是到2023年铺设60个加氢站,生产3800多辆在采矿、物流和公共交通领域运营的燃料电池汽车。
第三,我国在2020年做出的2060年碳中和承诺是一项重大的政策导向。可以帮助氢生产从依靠化石燃料转向依靠可再生能源,更多地部署在燃料电池汽车方面,解决气候问题的同时,满足能源需求,促进工业发展。
事实上,我国的氢需求正在强劲增长,根据中国氢能联盟预测,到2030年,中国的氢需求将至少占中国能源供应的5%,到2050年,这一比例将达到10%。到2060年,基于可再生能源的氢气产量将达到最终能源消耗的20%。
氢能在我国“十四五”规划(2021-2025年)中,被列为“前沿”领域和重点推进的六大产业之一。国家能源局、工业和信息化部、财政部和科技部等许多部门发布了支持氢经济发展的政策。包括燃料电池汽车标准制定和氢生产、储存和运输等等。实际上,在“十三五”规划中,中国的氢技术研发支出增长了6倍,2019年超过了6亿美元。各地也给出了一些政策支持,2021年,山西省还设立了氢能产业基金。这些基金的参与者包括国有企业、各类研究机构、大学、地方政府和商业实体,获得了银行贷款、债券和股权投资。
事实上,除了在交通领域的氢能计划外,我国也开始在交通运输以外的领域使用氢能。例如,宁夏正在建设世界上最大的专门生产用于化学领域的氢气电解厂。河北正在开发一个使用氢气的小型商业炼钢项目。
在中国氢能产业发展战略中,国有企业是一个关键角色。根据国资委的数据,超过三分之一的国有企业正在制定氢气生产、储存、分配和利用的计划。中国石化在17个省市建设有31个加氢站,正在努力实现成为全国最大的氢气生产商的目标。未来五年。中国石化初步计划投资46亿美元,建设新疆光伏制氢项目、内蒙古风电和光电制氢项目、福建海上风电制氢项目,等等。此外,国家电网计划到2027年,拥有10吉瓦的电解槽制造能力。
三、氢能源会改变我们的生活方式么?
随着氢制造能力的发展,特别是氢能源规划的逐步推进,氢能肯定会改变我们的生活方式!但是,如何改变,除了氢能源汽车等一些大家能够感知的领域之外,我们确实不好想象。只不过,氢能源确实可以应用在很多领域,并通过这些领域来逐步改变我们的生活和生活方式。
第一,只要需要动力的地方,氢能都可以发挥作用。在深海潜水领域,氢燃料电池非常高效。我们经常坐的高铁,需要接触网供电,但是一旦大风等原因导致断电,就麻烦了。假如正好处于西部的无人区,救援也不会及时,会产生一系列后续的问题。然而,氢燃料电池就可以成功的解决这个麻烦。所以,几年前,中车集团就努力加入氢联盟。
第二,像燃气管道和供水管道一样,如果我们的家里也有一个氢气管道,它就可以负责我们的日常能耗。这样就可以和家庭外部的各个加氢站形成广泛的氢能源供给体系,一定会引发一系列的生活方式革命。
第三,太空旅行或许成为了可能。就像我们刚才所说的,氢能源的密度很高,而且在规模效应的基础上,氢成本将会降低,在航空航天等依靠大功率能量释放的载体上,氢能源燃料电池也许是理想选择。
所以,冬奥会的氢能源大巴车和无人机尽管现在没有广泛普及,更不会迅速闪电式普及。但是,作为一个开端,一定会在能源利用历史和交通运输历史上留下一个深深的痕迹。
中国氢能,“氢”松改变生活!