常州市綠氫新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

姜俊華

(常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,江蘇 常州 213164)

近年來(lái),常州搶抓新能源產(chǎn)業(yè)“風(fēng)口”,出臺(tái)重磅政策,新能源產(chǎn)業(yè)深度融合,產(chǎn)業(yè)集聚度、投資熱度居全國(guó)前列,“新能源之都”出圈。以綠氫為代表的氫能是未來(lái)能源變革的重要組成部分,常州需要超前布局新能源綠氫產(chǎn)業(yè),搶占能源技術(shù)制高點(diǎn)。

1 綠氫發(fā)展概述

為應(yīng)對(duì)全球氣候變暖,國(guó)際氫能委員會(huì)普遍認(rèn)為以綠氫為代表的氫能是未來(lái)能源變革的重要組成部分。近些年來(lái),美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家相繼發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略,明確綠氫是新能源優(yōu)先發(fā)展方向[1]。

1.1 綠氫概述

綠氫是指由可再生能源(如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等)制成的氫氣。與傳統(tǒng)氫氣相比,綠氫的生產(chǎn)過(guò)程更環(huán)保,不易排放空氣污染物。同時(shí),綠氫還可以作為綠色能源的持續(xù)動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。

綠氫的生產(chǎn)過(guò)程主要分為兩個(gè)步驟。一是利用可再生能源對(duì)水進(jìn)行電解,將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣;二是利用氫氣存儲(chǔ)系統(tǒng)保存,以便以后使用。這個(gè)過(guò)程可以理解為一種儲(chǔ)能,可再生能源可以在需要時(shí)保存。綠氫可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、交通、工業(yè)等領(lǐng)域,如生產(chǎn)發(fā)電、燃料電池、制造化工產(chǎn)品等。

我國(guó)豐富的可再生能源為綠氫發(fā)展提供了動(dòng)力,但綠氫產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,綠氫僅占?xì)錃饪偖a(chǎn)量的不到1%。根據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),2030年全球綠氫產(chǎn)量占?xì)淠芸偖a(chǎn)量34%,2060年氫能幾乎都是綠氫,其中電解水制氫占比最大。

綠氫主要采用電解水制氫,具有碳排放低、純度品質(zhì)高等特點(diǎn),通過(guò)直流電作用把水分解成氧氣和氫氣,分別從電解槽陽(yáng)極和陰極析出。隨著可再生能源發(fā)電度電成本和電解槽成本的降低,電解水制氫是未來(lái)主流的制氫方式[2]。同時(shí),電解水制氫技術(shù)也存在成本高、電極腐蝕、金屬腐蝕、密封困難等問(wèn)題[3]。

根據(jù)2022年國(guó)際可再生能源署發(fā)布的報(bào)告,電解水制氫技術(shù)專(zhuān)利近年來(lái)迅速增加,2020年我國(guó)加強(qiáng)電解水制氫技術(shù)國(guó)際專(zhuān)利的申請(qǐng),數(shù)量達(dá)到了253件,僅次于日本(731件)、美國(guó)(559件)、德國(guó)(356件)。

根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的氫能成本分析,制約綠氫發(fā)展的關(guān)鍵因素是成本,綠氫生產(chǎn)成本中電解槽成本占40%～50%,電力成本占30%～40%,所以降低電解槽成本和降低電價(jià)是實(shí)現(xiàn)綠氫工業(yè)化、規(guī)?；淖詈诵漠a(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。

長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)綠氫主要采用管道運(yùn)輸或者液化后運(yùn)輸?shù)姆绞?短距離儲(chǔ)運(yùn)綠氫主要采用長(zhǎng)管拖車(chē)方式,儲(chǔ)運(yùn)綠氫成本均較高。

1.2 綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策

近年來(lái)國(guó)家和地區(qū)密集推出涉及綠氫的產(chǎn)業(yè)政策,如表1所示,最有影響力的是2022年3月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035 年)》,明確構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系,氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向,持續(xù)推進(jìn)綠色低碳?xì)淠?綠氫)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)[4]。江蘇省各職能部門(mén)也提出江蘇氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系,采取因地制宜、重點(diǎn)傾斜、優(yōu)先扶持的原則,鼓勵(lì)集群發(fā)展,引導(dǎo)資源配置,集中優(yōu)勢(shì)力量,實(shí)施具有江蘇特色的氫燃料電池(綠氫)區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。

2 常州綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2023年常州在“新能源之都”建設(shè)大會(huì)上提出要聚焦氫能源“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用”環(huán)節(jié),布局未來(lái)能源的發(fā)展,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),全面推進(jìn)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1)建設(shè)“常州氫灣”,形成優(yōu)勢(shì)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈。

“常州氫灣”規(guī)劃面積2 km2,啟動(dòng)區(qū)0.67 km2,其中0.24 km2作為創(chuàng)新孵化區(qū),作為“兩湖”創(chuàng)新核心區(qū),做好氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育、優(yōu)質(zhì)企業(yè)培植工作,全面整合政府、行業(yè)、社會(huì)各方資源,加速推進(jìn)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。已有加拿大西港氫能閥門(mén)研發(fā)制造、中海電力氫能核心部件、銳格氫能測(cè)試裝備、創(chuàng)氫氫能設(shè)備與檢測(cè)等多個(gè)項(xiàng)目簽約入駐,科技含量、產(chǎn)業(yè)化程度業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。

2)出臺(tái)政策支持,綠氫產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)取得進(jìn)展。

常州市政府出臺(tái)系列政策措施,包括財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、金融扶持等,為氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了有力支持。常州市政府對(duì)氫能公交車(chē)和物流車(chē)分別給予購(gòu)置補(bǔ)貼和運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼,對(duì)加氫站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)給予補(bǔ)貼。常州市還設(shè)立了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金,支持綠氫產(chǎn)業(yè)融資發(fā)展。

3)具有較強(qiáng)的綠氫研發(fā)技術(shù),推進(jìn)常州氫能產(chǎn)業(yè)平臺(tái)建設(shè)。

常州市在氫能技術(shù)方面具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力,擁有一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫能技術(shù)。在燃料電池方面,常州市積極推動(dòng)燃料電池核心材料和關(guān)鍵零部件的研發(fā),提高燃料電池的效率和可靠性。在電解水制氫方面,常州市研究開(kāi)發(fā)高效、低成本的電解水制氫技術(shù),推動(dòng)可再生能源的利用。此外,常州市還積極與國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)和高校合作,共同開(kāi)展氫能技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。打造氫能裝備及核心零部件研發(fā)與制造基地、華東地區(qū)氫能源產(chǎn)業(yè)鏈差異化發(fā)展示范區(qū)、氫能源科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)化中心和氫能裝備及核心零部件檢驗(yàn)檢測(cè)中心。

4)建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施,拓展應(yīng)用場(chǎng)景。

常州市在氫能應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的成果。在公共交通、物流、出租車(chē)等領(lǐng)域,常州市已經(jīng)投入了一批綠氫產(chǎn)品進(jìn)行示范運(yùn)行,并計(jì)劃逐步推廣。常州永安行共享氫能自行車(chē),裝備采用固態(tài)氫電池,通過(guò)太陽(yáng)能板自主制氫充氫換氫,實(shí)現(xiàn)微型制充氫一體。目前常州已推出“綠氫 + 儲(chǔ)能”、“綠氫 + 文旅” 、“綠氫 + 交通”、“綠氫 + 康養(yǎng)”等示范應(yīng)用場(chǎng)景,有力促進(jìn)綠色消費(fèi)理念升級(jí)。

3 常州綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題

常州在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì),但仍面臨一些問(wèn)題。

1)綠氫核心技術(shù)存在短板。

綠氫關(guān)鍵核心技術(shù)、專(zhuān)利等主要由歐美發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)掌控,常州在儲(chǔ)能系統(tǒng)集成、儲(chǔ)能電池管理、工業(yè)副產(chǎn)氫的安全清潔利用等領(lǐng)域存在短板,部分“卡脖子”技術(shù)的材料及零部件仍有待突破。

2)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不高。

綠氫產(chǎn)業(yè)是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈,包括制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫、用氫等環(huán)節(jié)。目前,常州市在綠氫關(guān)鍵環(huán)節(jié)制造方面存在空白。同時(shí),綠氫產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游對(duì)接不夠緊密,缺乏有效協(xié)同,導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同效率不高。

3)政府對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)的投入不足。

政府對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)投入力度不夠?qū)е缕髽I(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣方面的動(dòng)力不足。同時(shí),政府在綠氫產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定、法規(guī)建設(shè)等方面相對(duì)滯后,促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的服務(wù)平臺(tái)相對(duì)匱乏,對(duì)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、規(guī)范化發(fā)展形成阻礙。

4)市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景受限、推廣難度大。

綠氫作為一種新興產(chǎn)業(yè),市場(chǎng)應(yīng)用推廣難度較大。目前,常州市的綠氫應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)較少,主要集中在氫能電池、氫能交通等領(lǐng)域。同時(shí),由于技術(shù)和成本等方面的限制,綠氫產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較高,缺乏相應(yīng)的補(bǔ)貼激勵(lì)政策、推廣示范機(jī)制和創(chuàng)新應(yīng)用體系,難以適應(yīng)綠氫產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

4 常州綠氫產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展建議

常州市具有發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)較為堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)體系和工業(yè)基礎(chǔ),在國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)集群戰(zhàn)略布局下,綠氫產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前存在的問(wèn)題,給出如下建議:

1)發(fā)揮關(guān)鍵環(huán)節(jié)優(yōu)勢(shì),轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

常州在動(dòng)力電池、光伏電子元器件、氫能裝備檢驗(yàn)檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮集群優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)綠氫產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。逐步健全和強(qiáng)化儲(chǔ)能與綠氫全產(chǎn)業(yè)鏈,充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)各企事業(yè)單位積極在綠氫制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用及安全等方面的標(biāo)準(zhǔn)體系研究,鼓勵(lì)更多企業(yè)牽頭和參與團(tuán)體、行業(yè)、國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研制。引進(jìn)培養(yǎng)一批高層次戰(zhàn)略科學(xué)家和領(lǐng)軍人才,突破一批前沿技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù),使新型氫能電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,成為具有影響力的儲(chǔ)能與綠氫創(chuàng)新策源地。

2)培育市場(chǎng)主體提檔升級(jí),鼓勵(lì)發(fā)展總部型企業(yè)。

通過(guò)招商引資、孵化培育等方式,培育綠氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),覆蓋“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用”全產(chǎn)業(yè)鏈,重點(diǎn)培育專(zhuān)業(yè)賽道的頭部企業(yè),聚焦可再生能源制儲(chǔ)氫系統(tǒng)、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)和燃料電池整車(chē)系統(tǒng)等領(lǐng)域,實(shí)施精準(zhǔn)招商,重點(diǎn)培育,積極引入優(yōu)質(zhì)鏈主類(lèi)企業(yè),全力支持一批具有國(guó)際知名度的生態(tài)引領(lǐng)型頭部企業(yè),打造一批氫能領(lǐng)域?qū)＞匦隆靶【奕恕逼髽I(yè)。

3)培育產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)賽道,做強(qiáng)氫能儲(chǔ)能電池賽道。

發(fā)揮動(dòng)力電池龍頭企業(yè)優(yōu)勢(shì),支持開(kāi)發(fā)容量更大、性能更高、壽命更長(zhǎng)的動(dòng)力氫能電池。支持配套企業(yè)研發(fā)電池隔膜、電池回收等技術(shù),提升產(chǎn)業(yè)鏈綠色化水平。以“揭榜掛帥”方式調(diào)動(dòng)企業(yè)、高校及科研院所等各方面積極性,主動(dòng)參與國(guó)家氫能儲(chǔ)能示范項(xiàng)目申報(bào),推動(dòng)氫能儲(chǔ)能材料、單元、模塊、系統(tǒng)、安全等基礎(chǔ)技術(shù)攻關(guān)[5]。支持龍頭企業(yè)在氫能儲(chǔ)能集成、能量管理系統(tǒng)等核心領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā),推動(dòng)大規(guī)模儲(chǔ)能、柔性并網(wǎng)、光儲(chǔ)一體化等技術(shù)應(yīng)用。

4)推進(jìn)綠氫關(guān)鍵核心技術(shù)研究,打造一體化賽道。

積極布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以石化產(chǎn)業(yè)和新能源汽車(chē)為基礎(chǔ),統(tǒng)籌全市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展資源形成發(fā)展合力,延展壯大“制-儲(chǔ)-運(yùn)-加-用”產(chǎn)業(yè)鏈。支持綠氫生產(chǎn)、液態(tài)儲(chǔ)氫、燃料電池系統(tǒng)等核心技術(shù)的研發(fā),針對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈“卡脖子”技術(shù)(綠氫制取、綠氫儲(chǔ)運(yùn)和氫燃料電池三大領(lǐng)域的核心技術(shù))環(huán)節(jié),加快相關(guān)配套裝備研發(fā),推動(dòng)質(zhì)子交換膜、催化劑、電堆、雙極板、膜電極、空氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、儲(chǔ)氫罐閥等關(guān)鍵材料和零部件實(shí)現(xiàn)突破,培育一批國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品。

5)構(gòu)建綠氫研發(fā)融合發(fā)展平臺(tái),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

發(fā)揮科教資源優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)高校院所與企業(yè)全面合作,構(gòu)建以企業(yè)為主體,創(chuàng)新中心、研發(fā)機(jī)構(gòu)及公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)為支撐的協(xié)同創(chuàng)新體系。聯(lián)合承擔(dān)國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)并攻克技術(shù)難題,打造綠氫產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新協(xié)同平臺(tái),全面提升綠氫產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支撐水平。依托燃料電池汽車(chē)科研機(jī)構(gòu)以及重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)展燃料電池整車(chē)關(guān)鍵技術(shù)、氫燃料電池電磁檢測(cè)技術(shù)等的研究及產(chǎn)業(yè)化。積極舉辦綠氫產(chǎn)業(yè)供需對(duì)接、技術(shù)論壇,推進(jìn)綠氫技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展,發(fā)揮省、市行業(yè)協(xié)會(huì)和智庫(kù)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)和統(tǒng)籌作用,挖掘綠氫市場(chǎng)和技術(shù)價(jià)值,助力壯大綠氫產(chǎn)業(yè),加快推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,提升常州“新能源之都”品牌效應(yīng)。

6)集聚綠氫運(yùn)用示范場(chǎng)景,帶動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

積極布局氫能與光電、電能互補(bǔ)支撐、氫能綜合利用的項(xiàng)目試點(diǎn),集聚應(yīng)用氫能環(huán)衛(wèi)車(chē)、氫能霧炮車(chē)、氫能土方車(chē)、氫能叉車(chē)等多領(lǐng)域商業(yè)性示范場(chǎng)景。發(fā)揮“常州氫灣”集聚優(yōu)勢(shì),推進(jìn)武進(jìn)區(qū)“常州氫灣”氫燃料公交車(chē)及環(huán)衛(wèi)用車(chē)示范運(yùn)營(yíng),支持打造氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范場(chǎng)景和項(xiàng)目。加大現(xiàn)有氫燃料電池汽車(chē)試點(diǎn)示范運(yùn)營(yíng)的支持推廣力度,推進(jìn)全市氫燃料公交示范線建設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)查研究,常州加快發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè),已出臺(tái)了氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、氫能產(chǎn)業(yè)平臺(tái)建設(shè)、“常州氫灣”建設(shè)、綠氫應(yīng)用場(chǎng)景拓展等系列政策措施,但也存在核心技術(shù)短板、綠氫產(chǎn)業(yè)投入不足、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不高等問(wèn)題,常州要圍繞綠氫產(chǎn)業(yè),研發(fā)關(guān)鍵核心技術(shù)、發(fā)揮關(guān)鍵環(huán)節(jié)比較優(yōu)勢(shì)、建設(shè)綠氫研發(fā)融合平臺(tái)、做強(qiáng)氫能電池產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)賽道、推廣綠氫運(yùn)用示范等措施,助力超前布局新能源先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。