中国工程院院士杜祥琬“问诊”氢能：可持续性比经济性更重要

“离开一次能源，氢能就是无源之水，无根之木”。

三天前，在“中国氢能产业与能源转型发展论坛”上，中国工程院院士杜祥琬在做主题演讲时，就此话重申了两遍。

作为一名科技工作者，他认为厘清概念对氢能的可持续发展十分重要。

接受「角马能源」专访时，这位中国工程院原副院长一再强调：“氢能是二次能源，这个一定要弄清楚，二次能源不可能成为基础能源，因为它需要靠其他的能源。”

氢能的“躁动”引发杜祥琬对这个新兴产业可持续性的关注。

过去一年，中国已有大同、四川、广东、北京、上海、天津等近20个省市动工氢能产业园，近14个地区出台氢能产业政策。

随之而来的是，诸如“氢能社会”、“终极能源”、“基础能源”等概念层出不穷。而在这些噱头十足的概念包装下，氢能产业犹如一座即将喷发的火山，各方势力拾薪而入。

发展氢能是为了“初心”，还是为了“出路”？在巨大的商业利益诱惑下，这个简单的问题似乎少有人愿意去思考和回答。

“我们发展氢能的初衷，是要减少污染排放和温室气体排放。”杜祥琬说，“发展氢产业是否符合初衷，取决于用什么方式制氢。”

在他看来，化石能源和非化石能源在技术上都可行，但只有采用非化石能源制氢，才可能做到无排放。

制氢源头之辩

在中国诸多大力发展氢能的城市中，杜祥琬推广「白城模式」和「张家口模式」。

氢能发展上，这两座城市均采用非化石能源制氢路径。

白城市位于吉林省西北部，是中国首批千万千瓦风电基地，及光伏发电应用领跑基地。目前，该市风电、光伏并网装机465万千瓦，仍有3000万千瓦容量可待开发。

今年5月29日，《白城市新能源与氢能产业发展规划》对外发布。

按照《规划》，白城市力争到2035年，白城风电装机2000万千瓦、光伏装机1500万千瓦，年生产氢气能力达到百万吨级，产值近2000亿元，累计投资可达到2000亿元。

在杜祥琬看来，「白城模式」值得推崇的原因在于，该市利用风电、太阳能光伏发电，电解水制氢，并延伸至全产业链，全过程可实现零排放、零污染、可持续。

在白城之后，张家口市于6月12日公布《氢能张家口建设规划（2019—2035年）》。

根据规划，到2035年，张家口将建成国际知名的氢能之都，全市氢能及相关产业累计产值达到1700亿元，年制氢能力达5万吨，园区累计引入企业100家以上。

目前，张家口氢能产业已初具规模，上下游配套产业正在加速聚集，先后引进了亿华通氢燃料电池、海珀尔制氢厂等一批产业项目。

和白城市一样，张家口的优势也在于可再生能源电力发达。

数据显示，张家口市域内可开发风能资源储量达4000万千瓦以上，太阳能可开发量超过3000万千瓦，生物质资源年产量200万吨以上。

目前，张家口市可再生能源装机累计达1345.48万千瓦 (并网1279.78万千瓦)，占全部电力装机的74.2%。

在氢能的具体应用上，张家口市走在前列。2018年，张家口引进氢燃料电池公交车74辆，2019年新购置氢燃料电池公交车100辆。

按照计划，到2021年，该市计划累计推广各类车辆1500辆，其中公交车累计推广1000辆。

杜祥琬对「张家口」模式的评价是：利用风、光资源优势，低成本制氢，以大巴车、物流车为主，发展氢燃料电池车。

在他看来，目前，氢的来源主要有两个渠道，一个是工业副产氢；另一个是弃风、弃光、弃水（“三弃”）来进行电解水制氢。

“这两大渠道已足以满足现状。但未来随着行业发展，还需要更大规模的氢产量。应该立足于可再生能源产氢，这样才能争取做到全产业链无排放。”杜祥琬说。

不过，在中国，诸如白城和张家口这样拥有可再生能源资源禀赋的城市并不多。

一组数据也折射出中国氢能产业按初心发展的现实难题。

在中国的工业用氢来源构成中，煤基制氢仍是主要来源，占比达66.67%；其次是天然气及石油基制氢，占比为20%。

此外，还包括电解水制氢，占比仅0.44%。从全球范围来看，利用非化石能源制氢的比例微乎其微。

在白城和张家口之前，山西大同也曾发布“氢都”发展规划，计划到2020年，大同氢能燃料电池全产业链年产值力争突破80亿元，并建成国内领先的氢能产业园。

在一场新能源产业城招商推介会上，数百位新能源企业代表争相入场，共签约126个项目，总投资额高达1012亿元。

尽管大同市近年来在风电、光伏领域得到大力发展，但在源头制氢领域，这座亟需转型的煤炭重镇在氢能发展上，或许仍将依赖煤制氢。

“煤制氢不是不可以。但是，氢替代油开车，烧了煤，省了油，结果只是燃油车排放转移。不是技术走不通，而是这样一个结果是不是符合我们的初心？”杜祥琬说。

在不少力挺氢能的专家看来，中国必须加快构建以低碳能源为主的能源体系，大力发展氢能事关中国能源转型和能源安全。

早在2015年6月30日，中国曾向联合国气候变化框架公约秘书处提交《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，做出减排承诺：到 2030年，碳强度比2005年下降60％～65%。

在此背景下，中国未来面临着较大的温室气体减排压力。而作为零排放的清洁能源，氢能被寄以厚望。

氢能伦理之争

不过，中国氢能产业的爆发离不开政策的助推。

早在2016年，，国家发改委、国家能源局联合印发了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》，涉及氢能和燃料电池应用。

《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）》提到，到2020年，加氢站达到100座，氢能汽车保有量1万辆；到2030年，加氢站达到几千座，氢能汽车保有量百万辆，市场规模万亿元以上。

今年的《政府工作报告》明确提出，推动充电、加氢等设施建设。此后，中国20余个省市在做氢能、氢燃料汽车的发展规划。

但在业界，一些氢能专家提出“氢能伦理”，其核心是可持续发展。在杜祥琬看来，氢能的可持续性，比经济性更重要。

伴随氢能的火爆，诸如“终极能源”、“基础能源”、“氢能社会”等概念不断涌现。

由于热值高、零污染、储量充足、应用广等特性，氢能被称为二十一世纪的“终极能源”。杜祥琬认为，如果说“氢能是人类终极能源”，那就意味着人类最终就要依靠氢能。

“但氢是二次能源，需由一次能源产生。只依赖氢能，而没有可制氢的一次能源，与现实不符。”他说。

按照制氢工艺，1吨氢气约需7-8吨煤炭，需要大约3吨天然气。

目前，中国氢气产量约2000多万吨，近七成来自煤制氢。这种来自化石能源的氢气，也被称之为“灰氢”。

杜祥琬认为，真正的终极能源是氢核聚变，包括太阳内部的氢核聚变和地球上的氢核聚变。而太阳内部的氢核聚变形成太阳能。

“我国在做的‘人造太阳’，一旦取得突破，人类未来能源结构将发生巨大变化。”他说。

除了中国，发展氢能也一直是世界各国能源布局中的重点。日本、韩国、美国、欧洲等发达国家先后制订了多项氢能研究计划，将其列入国家战略。

韩国将“氢经济”列为三大创新增长战略之一，建立了中长期路线图和氢能经济法，还把氢能纳入了国家基本能源计划中。

2018年6月，韩国颁布《氢燃料电池汽车产业生态战略路线图》。

日本则在加速建设“氢能社会”。早在2002年，日本经济产业省资助JHFC项目，到2010年结束时，项目总计建成11座加氢站并与4座达成合作。

数据显示，截至2018年底，日本拥有100座加氢站正在运营，是世界上最多的国家。

2014年，日本曾发布《氢能与燃料电池战略路线图》，指明今后“三步走“发展氢社会的努力方向：到2025年要加速推广和普及氢能利用的市场；到2030年要建立大规模氢能供给体系并实现氢燃料发电；到2040年要完成零碳氢燃料供给体系建设。

按照日本的规划，氢能作为燃料将广泛应用于社会日常生活和经济产业活动之中，与电力、热力共同构成二次能源的三大支柱。

但BP集团首席经济学家戴思攀曾在接受「角马能源」采访时称，全世界范围内，目前还没有哪一个国家实现了氢能的大规模应用。

对于氢能社会的概念，杜祥琬并不认可。

他认为，当下能源结构还是以化石能源为主，逐步转型为非化石能源为主的能源社会，未来氢的大规模生产制作要依靠非化石能源的话，不如称之为“非化石能源社会”。

“比起‘氢能社会’，扎实做好‘氢动力汽车革命’更加实际。”杜祥琬说。