利用焦?fàn)t煤氣制氫資源發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的思考

王娜　顧成奎

摘 要：氫能以其清潔、安全、高效的特點(diǎn)，得到世界各國(guó)政府、企業(yè)界、學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。文章簡(jiǎn)要介紹了世界各國(guó)氫能的發(fā)展?fàn)顩r，分析了發(fā)展氫燃料電池汽車的必要性、主要障礙以及一些相關(guān)問(wèn)題，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)行業(yè)的發(fā)展提供一些借鑒，僅供參考。

關(guān)鍵詞：氫能；燃料電池；汽車產(chǎn)業(yè)；思考

歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家都成功開發(fā)了氫燃料電池，應(yīng)用在汽車、游艇等領(lǐng)域，并投資建設(shè)氫管網(wǎng)和加氫站。2014年6月24日，日本首相安倍晉三宣布，作為新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方案中的一部分，將對(duì)日本燃料電池汽車行業(yè)提供新的補(bǔ)助，對(duì)燃料電池汽車購(gòu)買者提供補(bǔ)貼及減稅優(yōu)惠。氫燃料汽車行駛里程長(zhǎng)，且僅需幾分鐘即可完成重新加注，而電動(dòng)汽車的充電要花費(fèi)30分鐘至數(shù)小時(shí)不等。但是燃料電池汽車面臨的挑戰(zhàn)是成本昂貴，尤其是興建氫燃料站等基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)鋼鐵、焦化等行業(yè)具有豐富的焦?fàn)t煤氣，可以獲得豐富的氫能源并有利于建設(shè)氫管網(wǎng)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家正大力布局氫燃料電池汽車，國(guó)家發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》也提出我國(guó)燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國(guó)際同步發(fā)展的目標(biāo)，但現(xiàn)階段我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)展緩慢。充分利用焦?fàn)t煤氣制氫資源促進(jìn)我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與國(guó)際同步，具有重要的里程碑式意義。

1 發(fā)展氫燃料電池汽車的必要性

1.1 氫燃料電池汽車在使用過(guò)程中具有優(yōu)勢(shì)

首先，氫燃料電池車使用中零污染。氫燃料電池車通過(guò)氫與氧結(jié)合，經(jīng)由燃料電池產(chǎn)生電力來(lái)為汽車提供動(dòng)力，行駛中完全沒(méi)有碳排放。其次，氫燃料電池車加氫時(shí)間短且單次行駛里程長(zhǎng)。傳統(tǒng)鋰電池電動(dòng)汽車完全充電慢充至少需要4小時(shí)充電時(shí)間，快充最快也要30分鐘，氫燃料電池車的加氫時(shí)間僅為3分鐘，而且氫燃料電池車一次加滿氫后的續(xù)駛里程可以達(dá)到500到700公里，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)純電動(dòng)汽車不到200公里的續(xù)航里程，與特斯拉電動(dòng)車號(hào)稱400-500公里的續(xù)航里程相比也具有優(yōu)勢(shì)。

1.2 發(fā)達(dá)國(guó)家正大力布局氫燃料電池汽車但中國(guó)進(jìn)展緩慢

日本是世界上對(duì)氫燃料電池車支持力度最高的國(guó)家，除交通省、產(chǎn)業(yè)省和環(huán)保省提供支持外，日本政府針對(duì)汽車廠家和消費(fèi)者還進(jìn)行大量補(bǔ)貼。對(duì)氫燃料電池汽車的購(gòu)車者提供每輛車200萬(wàn)-300萬(wàn)日元（約合人民幣12萬(wàn)-18萬(wàn)元）的補(bǔ)助金，占普通燃料電池汽車總價(jià)近40%。同時(shí)，日本多家企業(yè)正在多個(gè)地區(qū)積極建設(shè)加氫站。已有5座加氫站的JX日礦日石能源公司計(jì)劃在2018年前再建設(shè)100座加氫站，日本巖谷產(chǎn)業(yè)公司計(jì)劃在2015年建設(shè)20座，東京瓦斯、豐田通商等公司也計(jì)劃在東京都、愛知縣設(shè)加氫氣站。目前，日本在氫能源液氫和高壓氣態(tài)氫儲(chǔ)存的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，豐田于2015年10月28日發(fā)布的最新FCV燃料電池轎車具有里程碑式意義，其續(xù)航里程超過(guò)700km，充氫僅需3分鐘，售價(jià)將接近700萬(wàn)日元（折合6.9萬(wàn)美元），比特斯拉入門級(jí)Model S便宜1000美元。在歐洲，荷蘭、丹麥、瑞典、法國(guó)、英國(guó)與德國(guó)六國(guó)已經(jīng)達(dá)成共同開發(fā)推廣氫能源汽車的協(xié)議，各國(guó)將一同建設(shè)歐洲氫氣設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，并協(xié)調(diào)能源傳輸。2012年，英國(guó)政府宣稱氫燃料電池汽車發(fā)展計(jì)劃是《英國(guó)政府和跨產(chǎn)業(yè)合作計(jì)劃》的一部分，并計(jì)劃2030年之前英國(guó)氫燃料電池車保有量達(dá)到160萬(wàn)輛。美國(guó)能源部于2013年5 月中旬與汽車制造商、天然氣供應(yīng)商、氫和燃料電池行業(yè)企業(yè)聯(lián)手，建立一個(gè)名為“H2USA”的計(jì)劃，旨在降低燃料電池技術(shù)成本，推廣氫燃料電池汽車，并推進(jìn)氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。隨后，寶馬和豐田簽署共同開發(fā)燃料電池系統(tǒng)的合作協(xié)議；奔馳、福特、雷諾-日產(chǎn)宣布將整合各自優(yōu)質(zhì)資源，共同開發(fā)燃料電池技術(shù)，并將于2017年推出燃料電池汽車。與國(guó)外相比，中國(guó)政府對(duì)新能源汽車的引導(dǎo)政策主要針對(duì)純電動(dòng)汽車，國(guó)內(nèi)燃料電池汽車過(guò)去20年來(lái)進(jìn)展緩慢，亟需借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)整合優(yōu)勢(shì)資源發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)。

2 發(fā)展氫燃料電池汽車需突破的主要障礙

就目前來(lái)說(shuō)，氫燃料電池汽車大范圍產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍存在以下障礙：

2.1 氫氣的獲取問(wèn)題

氫氣的制取方法很多，如：水電解制氫、水煤氣制氫、石油熱裂的合成氣和天然氣制氫、焦?fàn)t煤氣制氫、電解食鹽水制氫等，其中天然氣制氫、水電解制氫、煤制氫等成本較高，較高的制氫成本將影響氫燃料電池汽車的普及。

2.2 氫燃料電池的成本問(wèn)題

高效、安全可靠、低成本儲(chǔ)氫技術(shù)是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。從目前各大汽車公司推出的制造成本上百萬(wàn)美元的燃料電池概念車來(lái)看，如果不能大幅度的降低燃料電池成本，燃料電池汽車的推廣普及尚待時(shí)日。

2.3 加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施成本昂貴

加氫站的推廣亦是制約燃料電池汽車的重要因素。目前國(guó)內(nèi)加氫站僅三座，建設(shè)地在一線城市北京和上海，并且都只是示范工程，與國(guó)外的氫高速公路（具多座加氫站的公路）相比差距較大。建立加氫站也需要考慮安全和成本問(wèn)題，這將嚴(yán)重影響氫燃料電池汽車的推廣。

3 利用焦?fàn)t煤氣制氫資源推進(jìn)我國(guó)燃料電池汽車發(fā)展

3.1 充分利用焦?fàn)t煤氣制氫有效降低制氫成本

焦?fàn)t煤氣是焦?fàn)t干餾煤時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，其中氫氣含量高達(dá)55%-60%，充分運(yùn)用焦化廠副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣制氫可有效降低制氫成本，同時(shí)可以延伸焦化行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，符合工業(yè)綠色低碳發(fā)展要求。我國(guó)焦?fàn)t煤氣資源豐富，煉焦企業(yè)廣泛分布在我國(guó)內(nèi)地31個(gè)省份的28個(gè)省，全國(guó)焦化企業(yè)有2000多家。2013年我國(guó)焦炭產(chǎn)量47635萬(wàn)噸，外供焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量約為550億立方米/年，外供焦?fàn)t煤氣中的氫量約為330億立方米/年。若我國(guó)氫燃料電池汽車2020年引入目標(biāo)為1000萬(wàn)臺(tái)，屆時(shí)，氫需求量約為124億立方米/年，僅從焦?fàn)t煤氣中回收的氫就足以滿足上述氫需求。

3.2 處理好制氫點(diǎn)和加氫點(diǎn)的位置關(guān)系以降低氫管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本問(wèn)題

氫的運(yùn)輸、貯存和加注是氫能全面發(fā)展的必要條件，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用管道輸送，加氫站也建在高速公路上。使用鋼鐵廠的副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣制氫，因作為制氫點(diǎn)的鋼鐵廠、煉焦廠遍布全國(guó)各地，在高速公路中靠近鋼鐵廠、焦炭廠的位置建立加氫站，可降低氫氣運(yùn)輸成本和管網(wǎng)建設(shè)成本，提高加氫點(diǎn)供氫的效率。中央和地方財(cái)政應(yīng)提供長(zhǎng)期支持，直接出資建設(shè)加氫站或?qū)託湔窘ㄔO(shè)進(jìn)行補(bǔ)助和政策扶持，在鋼鐵行業(yè)較發(fā)達(dá)的城市建立氫燃料電池車推廣示范工程。

3.3 通過(guò)政策支持推動(dòng)我國(guó)燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步

氫燃料電池技術(shù)由于技術(shù)門檻高、產(chǎn)業(yè)鏈獨(dú)立性強(qiáng)，技術(shù)戰(zhàn)略性極強(qiáng)，自主技術(shù)積累程度直接關(guān)系到今后10年中國(guó)汽車制造業(yè)在行業(yè)中的國(guó)際地位。借鑒日本和美國(guó)等國(guó)家燃料電池產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟式的開發(fā)模式，建議由國(guó)家和地方牽頭，通過(guò)投入一定比例的資金作為引導(dǎo)，鼓勵(lì)有條件的國(guó)內(nèi)企業(yè)和國(guó)際知名企業(yè)加入燃料電池關(guān)鍵材料、零件和系統(tǒng)部件的產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟，并給予參與企業(yè)減稅、免稅等優(yōu)惠政策。