關(guān)于陜西氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)思考

任 哲，李 萌，施紀(jì)衛(wèi)，李平利，黃呈帥

（1.陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)工程有限公司，陜西 西安 710000；2.陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，陜西 西安710000）

因氫能具有清潔高效、來(lái)源豐富、可儲(chǔ)能、可運(yùn)輸、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉碵1]。目前，世界各國(guó)都在積極布局氫能產(chǎn)業(yè)，我國(guó)也正在加快發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。2019年，兩會(huì)期間，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展問(wèn)題已被作為重要議題提高到國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略層面，并被首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告，氫能產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)黃金發(fā)展時(shí)期。

1 氫能產(chǎn)業(yè)鏈概述

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游制氫、中游儲(chǔ)氫以及下游氫能應(yīng)用三部分組成。

1.1 上游制氫

氫氣的制備主要有電解水制氫、化石原料制氫、化工原料制氫等。目前化石原料制氫方法中的煤制氫技術(shù)已較為成熟，以山東兗礦集團(tuán)為代表的企業(yè)具有一流的煤制氫技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低成本（15～20元/kg）、規(guī)模化制氫，具備商業(yè)推廣的基礎(chǔ)。電解水制氫成本較高，采用最便宜的谷電制氫 （如0.3元/kWh），制氫成本為20～22元/kg[2]。若采用棄電、棄風(fēng)、棄水發(fā)電制氫，成本將大大降低，下降至10元/kg，具有商業(yè)價(jià)值[2]。隨著新技術(shù)的發(fā)展，生物制氫、光化學(xué)制氫、熱化學(xué)制氫等新型制氫技術(shù)也在開(kāi)發(fā)中。

1.2 中游儲(chǔ)氫

氫能發(fā)展的瓶頸主要受制于氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展。氫能產(chǎn)業(yè)對(duì)氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的要求總的來(lái)說(shuō)是儲(chǔ)氫系統(tǒng)要安全、容量大、成本低、使用方便。目前氫氣的運(yùn)輸方式有管道運(yùn)輸與車(chē)運(yùn)。汽車(chē)拖運(yùn)百公里儲(chǔ)運(yùn)成本高達(dá)20元/kg，僅可滿(mǎn)足現(xiàn)階段短距離運(yùn)輸要求。未來(lái)管道運(yùn)輸將是主流方向。目前，氫氣輸送管道主要分布于美國(guó)與歐洲，分別已建成2400km、1500km的輸氫管道。我國(guó)氫氣管網(wǎng)僅有300～400km，最長(zhǎng)的輸氫管線(xiàn)為“巴陵-長(zhǎng)嶺”氫氣管道，全長(zhǎng)約42km，壓力為4MPa[3]。氫氣的儲(chǔ)存主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、吸附儲(chǔ)氫無(wú)機(jī)物儲(chǔ)氫、有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫等。目前以高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫為最主要儲(chǔ)存方式[4]。

1.3 下游應(yīng)用

氫能廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)石化行業(yè)。在化工領(lǐng)域，通制各種制氫工藝制備氫氣補(bǔ)足整個(gè)工藝流程中所需要的氫氣。

近幾年，隨著氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池的小型化和低成本化，為氫燃料電池向民用領(lǐng)域發(fā)展起到了決定性作用，特別作為“終極”清潔能源，氫燃料電池已在汽車(chē)領(lǐng)域打開(kāi)了廣闊的前景。

2 陜西氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

目前全國(guó)有山東、武漢、佛山等10余個(gè)省市相繼發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，開(kāi)展了示范項(xiàng)目建設(shè)，積極推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這些省市走在了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前列。

2.1 政策層面

在《陜西省人民政府關(guān)于印發(fā)推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展支持措施的通知》中規(guī)定：擴(kuò)大氫燃料汽車(chē)在全省推廣應(yīng)用。對(duì)于購(gòu)買(mǎi)省內(nèi)生產(chǎn)的氫燃料汽車(chē)，重卡按每輛1萬(wàn)元補(bǔ)助，乘用車(chē)按每輛5000元補(bǔ)助。神木市組織編制了神木市氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，目前已經(jīng)完成規(guī)劃初稿[4]。

2.2 產(chǎn)業(yè)布局

從網(wǎng)上公開(kāi)信息了解，目前延長(zhǎng)石油集團(tuán)聯(lián)合昆山市與南京大學(xué)共建了氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，該中心將全力開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，從全產(chǎn)業(yè)鏈角度加快氫能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)延長(zhǎng)石油集團(tuán)在涇渭新城規(guī)劃建設(shè)新材料科技產(chǎn)業(yè)園發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。漢中市與啟迪清潔能源集團(tuán)共建啟迪漢中氫能與燃料電池工程技術(shù)中心，主要開(kāi)展氫能與燃料電池應(yīng)用技術(shù)驗(yàn)證及示范工程建設(shè)，推進(jìn)相關(guān)技術(shù)成果在漢中轉(zhuǎn)化落地。陜汽集團(tuán)持續(xù)進(jìn)行了燃料電池汽車(chē)的研發(fā)投入，成功開(kāi)發(fā)出了L3000型燃料電池灑水車(chē)，并已示范運(yùn)行[5]。

2.3 科研領(lǐng)域

西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院的郭烈錦院士團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)20年攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了超臨界水蒸煤制氫發(fā)電供熱多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，并在西安熱電有限責(zé)任公司啟動(dòng)了首個(gè)50MW超臨界水蒸煤熱電聯(lián)產(chǎn)示范項(xiàng)目。氫燃料電池電堆領(lǐng)域的研究處于全國(guó)領(lǐng)先地位，即將進(jìn)入測(cè)試階段。西北大學(xué)在儲(chǔ)氫材料與技術(shù)方面的研究，開(kāi)發(fā)出了基于金屬氫化物車(chē)用燃料貯存系統(tǒng)，目前已經(jīng)確定合作對(duì)象，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，走在全國(guó)前列[5]。

3 相關(guān)建議

3.1 政策層面

科學(xué)制定規(guī)劃，堅(jiān)持規(guī)劃引領(lǐng)。建議政府層面組織相關(guān)單位，在借鑒兄弟省份相關(guān)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合陜西省產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際狀況，科學(xué)、高起點(diǎn)制定陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)圖，明確氫能發(fā)展戰(zhàn)略定位、目標(biāo)和任務(wù)。通過(guò)規(guī)劃引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展高地。

3.2 產(chǎn)業(yè)布局

3.2.1 組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同推動(dòng)發(fā)展

目前，國(guó)家層面，由國(guó)家能源集團(tuán)牽頭聯(lián)合國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)一汽、航天科技等50多家央企，組建了跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)、跨部門(mén)的國(guó)家級(jí)中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，將從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、商業(yè)化。山東省成立了氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，主要為山東的氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大限度集聚各類(lèi)創(chuàng)新資源，努力破解管理、關(guān)鍵技術(shù)、市場(chǎng)三大瓶頸。借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，建議由陜西省政府相關(guān)部門(mén)牽頭，聯(lián)合省內(nèi)高校、企業(yè)、相關(guān)地市成立陜西省氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，將陜西省的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)與科研資源優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，形成發(fā)展合力，通過(guò)政產(chǎn)學(xué)研用的模式，打通全產(chǎn)業(yè)鏈，共同推動(dòng)陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.2.2 建設(shè)示范項(xiàng)目，探索產(chǎn)業(yè)路徑

根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，結(jié)合我省能源分布情況，可在延安、榆林等煤炭、天然氣資源豐富的地區(qū)開(kāi)展煤制氫、天然氣重整制氫、蘭炭尾氣制氫示范項(xiàng)目建設(shè)。借力第十四屆全運(yùn)會(huì)，建議在西安市率先開(kāi)展氫燃料公交車(chē)線(xiàn)路示范運(yùn)行，氫燃料電池灑水車(chē)示范運(yùn)行，助力治污降霾，提升城市形象。在城市公交加注站、高速路沿線(xiàn)開(kāi)展加氫站示范項(xiàng)目建設(shè)，保障氫燃料汽車(chē)的運(yùn)行，同時(shí)為后期大規(guī)模建站積累經(jīng)驗(yàn)。依托陜西省內(nèi)已經(jīng)建成投運(yùn)的天然氣分布式能源項(xiàng)目，開(kāi)展氫分布能源示范項(xiàng)目，探索氫分布式能源系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化路徑。加快建設(shè)氫氣管網(wǎng)、液氫等基礎(chǔ)設(shè)施重大示范工程。

3.3 科研領(lǐng)域

開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，破解發(fā)展瓶頸。目前，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸主要集中在中游儲(chǔ)運(yùn)和下游應(yīng)用領(lǐng)域。要加快組織突破關(guān)鍵技術(shù)，完善有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及檢測(cè)、認(rèn)證體系。中游氫氣儲(chǔ)運(yùn)方面，未來(lái)管道運(yùn)輸將是主流。陜西省內(nèi)的油氣企業(yè)，擁有大量的天然氣、原油長(zhǎng)輸管道，具有相關(guān)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)及經(jīng)驗(yàn)?？陕?lián)合西北大學(xué)、西安石油大學(xué)、中石油管研院等單位，共同開(kāi)展氫氣管道輸送相關(guān)技術(shù)研究。同時(shí)，借助于已經(jīng)建成的液化天然氣工廠(chǎng)，可聯(lián)合高校開(kāi)展液氫制備技術(shù)攻關(guān)。

氫能應(yīng)用方面，主要是氫燃料電池汽車(chē)，并且主要集中在城市物流車(chē)與公交車(chē)領(lǐng)域。陜西省作業(yè)汽車(chē)制造業(yè)大省，擁有相關(guān)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。以陜汽為代表的汽車(chē)制造企業(yè)可聯(lián)合省內(nèi)高校共同開(kāi)發(fā)更具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的氫燃料電池汽車(chē)，推動(dòng)我省氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的分析，可以看到氫能已成為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，也是能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)及優(yōu)化的可行之路。陜西省作為我國(guó)的能源大省，自然生態(tài)保護(hù)大省，汽車(chē)制造大省，如何高效利用氫能，將是我省未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)革命與流動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要抓手。本文提出從科學(xué)制定規(guī)劃，組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，建設(shè)示范項(xiàng)目的路徑加快陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以期為陜西省清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參。