實際上，在國家財政部、科技部2009年公布的新能源公共服務(wù)用車補貼標(biāo)準(zhǔn)中曾提出“燃料電池轎車補貼25萬元/輛，公共汽車補貼60萬元/輛”的政策。但至今有價無市，無用武之地。是何原因阻礙了氫能經(jīng)濟在中國的發(fā)展?氫能到底是不是離我們很遠的“未來技術(shù)”?
清華大學(xué)教授毛宗強告訴記者：氫能并不遙遠，但現(xiàn)有體制是最大制約，“從歐美日等發(fā)達國家的發(fā)展現(xiàn)狀來看，它們已經(jīng)占領(lǐng)了先機，我們應(yīng)該感受到壓力”。剛剛從美國考察回國的上海交通大學(xué)教授馬紫峰也告訴記者：如果我國不抓緊發(fā)展氫能，新能源汽車“彎道超車”的期望恐成泡影。今年6月中旬，以中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)“千人計劃”特聘教授程寒松、中科院理化所研究員佟振合和毛宗強擔(dān)任執(zhí)行主席的香山科學(xué)會議第400次學(xué)術(shù)討論會召開，這是我國氫能領(lǐng)域的第一次香山會議。與會專家普遍認(rèn)為，我國在氫能領(lǐng)域投入較少，缺少布局規(guī)劃，沒有制定清晰的路線圖和時間表。他們建議由政府主導(dǎo)制定國家級氫能路線圖。
家用系統(tǒng)有賴補貼
目前全世界已有上萬臺燃料電池電站，但其推廣還離不開政府補貼。據(jù)悉，日本1千瓦級燃料電池售價300萬日元，約合人民幣20多萬元，政府補貼130萬日元，除去補貼后約合人民幣12萬元。利用這套電池系統(tǒng)，日本家庭每天可將多余的電力賣給電網(wǎng)，同時利用散發(fā)的熱量獲得免費熱水。美國家庭房屋較大，燃料電池規(guī)模在5千瓦左右，售價5萬美元。目前在加州銷量較好，主要原因是該州能享受到聯(lián)邦政府和州政府的雙重優(yōu)惠，除去補貼，用戶需支付3萬美元左右。
不過，這樣的價格放在中國仍然較高，但毛宗強透露，如果這些技術(shù)能國產(chǎn)化，成本將大大降低。據(jù)悉，家用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由重整器、燃料電池和逆變器三部分組成。其中我國重整器水平還不過關(guān)，一氧化碳含量達到幾十甚至100ppm，導(dǎo)致催化劑鉑金中毒，但日本技術(shù)能低于5ppm，大大延長了電池壽命。此外，國產(chǎn)燃料電池中鉑金用量數(shù)倍于國際領(lǐng)先水平，因而成本較高。因此，如果引進重整器，降低燃料電池中貴金屬催化劑的用量，同時開發(fā)高效的儲氫技術(shù)，結(jié)合國產(chǎn)燃料電池技術(shù)和逆變器，我國將能大大降低家用燃料電池系統(tǒng)成本，使之普及推廣。
2009年2月，中國氫能代表團曾赴日本考察談判，試圖引進日本的家用燃料電池技術(shù)，尤其是重整器部分。未果。據(jù)了解，針對這個軟肋，我國目前正在進行技術(shù)攻關(guān)，并獲得一定進展。車用燃料電池技術(shù)過關(guān)美國工程院預(yù)計，氫燃料電池車將在2015年在全球主要的工業(yè)發(fā)達國家批量進入市場。并憑借其技術(shù)優(yōu)越性，在15年至20年之內(nèi)取代現(xiàn)有車型，占據(jù)汽車市場主導(dǎo)地位。
過去十年中，本田、豐田、通用、奔馳、大眾、福特等汽車制造商投入了數(shù)十億美元用于氫能車的研發(fā)，很多成果已經(jīng)達到產(chǎn)業(yè)化門檻。今年4月24日，奔馳燃料電池車隊到達北京，這是該車隊環(huán)球旅行中的一站。5月，車隊順利返回德國，環(huán)繞地球一圈，證實了其可靠性。寶馬公司投入10多億歐元研發(fā)經(jīng)費，已經(jīng)生產(chǎn)了100臺氫內(nèi)燃機車，在美國各地免費試駕。日本生產(chǎn)的燃料電池車加一次氫能跑800公里，而且加一次只需幾分鐘，最高時速能達到180公里。美國UTC公司研發(fā)的燃料電池汽車試運營1萬小時以上，超過美國能源部制訂的6000小時的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。成為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的重要標(biāo)志。
“其實發(fā)展得很快，大約也就10年時間。”毛宗強介紹說，2000年德國制造的第一輛燃料電池車大小如同一輛救護車，卻只能坐一個人，空間全部用來堆放燃料電池。但現(xiàn)在，燃料電池車的內(nèi)部空間已經(jīng)跟汽油車沒有區(qū)別。同時，隨著技術(shù)的進步，專家預(yù)測，如果投入批量化生產(chǎn)，2015年燃料電池汽車的生產(chǎn)成本將僅比傳統(tǒng)汽車高20%。
不過目前這些廠商基本都停了下來。據(jù)毛宗強介紹，技術(shù)和成本都不是阻礙燃料電池車發(fā)展的難題，下一步的難點主要是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此各車企都在等待。據(jù)悉，德國準(zhǔn)備到2015年建成1000個加氫站。
明確氫能經(jīng)濟時間表
國際上氫能研究持續(xù)升溫，國際氫能經(jīng)濟的時間表大致在2050年左右實現(xiàn)。按照美國氫能技術(shù)路線圖，到2040年美國將走進“氫能經(jīng)濟”時代。近年來，我國氫能研究也有一定進展。據(jù)記者了解，國內(nèi)這個行業(yè)實際上已具備相當(dāng)規(guī)模，相關(guān)企業(yè)達上百家，有較好的基礎(chǔ)。有些企業(yè)在以燃料電池為主業(yè)的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，甚至能夠通過賣產(chǎn)品贏利。“我國氫能發(fā)展的主要阻力來自現(xiàn)有體制。”毛宗強說，工業(yè)界現(xiàn)有的加油體系將固體、氣體燃料變?yōu)橐后w燃料使用，但經(jīng)過一次轉(zhuǎn)換能量大大損失，如果能直接用氫做車用燃料，效率將大大提高。“另外就是現(xiàn)有利益集團的利益格局很難打破。”毛宗強說。
雖然我國目前在各級規(guī)劃中并未考慮氫能，但此次香山會議也許是一個信號。據(jù)悉，此次會議集中了國內(nèi)該領(lǐng)域的主要專家。“我們希望以香山會議為起點，推動政府部門加大對氫能的投入，包括發(fā)改委、工信部、科技部、中國科學(xué)院、自然基金委在內(nèi)的各部門應(yīng)加大支持力度，同時加強政策引導(dǎo)，鼓勵大型企業(yè)如中石油、中石化和汽車公司進入氫能領(lǐng)域，加速培養(yǎng)優(yōu)秀的科學(xué)家和工程師，以盡快縮短與國外的差距。”程寒松說。
建設(shè)中國首條氫能高速公路在電動車充電站進入人們的視野之后，燃料電池車加氫站也離我們不遠了。據(jù)美國工程院預(yù)計，氫燃料電池車將在2015年批量進入發(fā)達國家市場，并在15年至20年之內(nèi)取代現(xiàn)有燃油車及混合動力車，占據(jù)全球汽車市場主導(dǎo)地位。為此，寶馬、通用、豐田等全球主要的汽車公司已提前作好了技術(shù)儲備，德國準(zhǔn)備到2015年建成1000個加氫站。我國上汽集團也計劃到2015年生產(chǎn)1000輛燃料電池車。但我國加氫站建設(shè)目前尚未提上日程。
中國地質(zhì)大學(xué)“千人計劃”特聘教授程寒松向記者介紹，全球現(xiàn)已建成各類加氫站400余座，絕大多數(shù)位于歐美，且大多直接建成氫能高速公路。我國目前僅有4座加氫站位于北京和上海，尚無一條氫能高速公路。在近日舉行的以“氫能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展與戰(zhàn)略”為主題的香山科學(xué)會議第400次學(xué)術(shù)討論會上，與會專家提出，希望“十二五”期間能立項建設(shè)我國第一條“氫能高速公路”。所謂氫能高速公路，就是在高速公路上建設(shè)加氫站，使得這條路能跑氫能車。
“現(xiàn)在我國副產(chǎn)品氫氣價格已經(jīng)比汽油便宜了。所以我們很有信心這條高速公路可以贏利。”會議執(zhí)行主席、清華大學(xué)教授毛宗強告訴記者。據(jù)介紹，我國年產(chǎn)煉焦等副產(chǎn)品氫氣900億立方米，其熱值相當(dāng)于2008年全國6000多萬噸汽油用量的1/3。但由于沒有合適的用途，利用率很低，大多被浪費。不過，由于目前我國燃料電池車和氫內(nèi)燃機車較少，毛宗強表示：“這條氫能高速公路一旦建成，首先受益的是CNG車。”
據(jù)悉，這條高速公路將學(xué)習(xí)美國經(jīng)驗，一個加氣站建很多加氣柱，同時有天然氣、HCNG(天然氣和氫氣混合燃料)、氫氣等多種燃料，類似現(xiàn)在的加油站有97號汽油、93號汽油和柴油。今后，汽油車、柴油車、CNG車、HCNG車、氫能車都能出現(xiàn)在這條氫能高速公路上。毛宗強透露，國家氫能標(biāo)準(zhǔn)化委員會已經(jīng)通過這樣一項加氣站標(biāo)準(zhǔn)，以保證加氣站在早期也能贏利。
目前，我國CNG車對加氣站需求強烈，在南方一些省市還經(jīng)常出現(xiàn)排長隊加天然氣的情況。記者近日在安徽省合肥市采訪時獲悉，當(dāng)?shù)爻鲎廛嚾渴怯蜌鈨捎密?，但基本都使用天然氣。?jù)司機介紹，天然氣燃料費比汽油便宜一半。
毛宗強在山西陽泉調(diào)查時也計算過，出租車司機用天然氣比汽油每天能省100元燃料費。但由于天然氣加氣站很少，加氣甚至需要排隊兩個小時。“很多司機以為我是上面來調(diào)查的，還跟我呼吁多建站。”毛宗強回憶。根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃，天然氣從“十一五”末的1000億立方米要用到2000億立方米。毛宗強認(rèn)為，天然氣是高級燃料，除了生活用氣，用于交通將能發(fā)揮更大的作用。而且，我國CNG車并不多，僅有約40萬輛。
實際上，我國并不是天然氣富產(chǎn)國，還需要進口一部分。在CNG中加氫的做法讓香山科學(xué)會議的與會專家們對氫能高速公路的前景更有底氣。據(jù)介紹，氫氣的熱值只是天然氣的1/3，但是混合之后，提高了燃料空燃比，允許多加空氣。經(jīng)過國內(nèi)外實驗測定，在CNG中摻入一定體積的氫氣，動力性能不減，最大的好處是降低50%氮氧化物排放。
目前，我國車用天然氣價格為3.6元/方~4.7元/方，而副產(chǎn)氫氣可以低至每方1元多。因此HCNG車每次加氣能跑的距離雖然略少于CNG車，但其差距可以通過更低的價格彌補。而且，將CNG車改造為HCNG車幾乎不需要改動硬件，升級軟件即可，成本很低。“HCNG比CNG更便宜、清潔、安全。”毛宗強說，“對國家來說一方面用上了本來沒用的副產(chǎn)氫氣，另一方面節(jié)省了天然氣，一舉兩得。”
據(jù)記者了解，這條氫能高速公路的建議得到了業(yè)內(nèi)企業(yè)的廣泛支持。目前，山西省河津市已建成了世界上最大規(guī)模的氫氣、天然氣加氣站，每天能生產(chǎn)20萬立方米混合氣體，不久即將投入使用。
為什么是氫能?
全球二氧化碳減排的巨大壓力給了氫能一次絕好的發(fā)展機遇。目前，氫主要來源于碳氫化合物的重整。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車產(chǎn)生的二氧化碳幾乎無法收集，而通過碳氫化合物的重整制氫過程產(chǎn)生的二氧化碳可以規(guī)?；东@，可掩埋封存或作為工業(yè)原料加以利用。在氫能經(jīng)濟的長期規(guī)劃中，水分解制氫是未來制氫技術(shù)的主要方向。
可再生能源具有時間和空間的不穩(wěn)定性，因此需要大力發(fā)展儲能技術(shù)。氫是一種最好的儲能介質(zhì)，通過電解水可以將太陽能、風(fēng)能等不穩(wěn)定的可再生能源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的能源加以儲存。我國有全世界最大的風(fēng)電裝機容量，但大部分無法有效并網(wǎng)。將這部分能源轉(zhuǎn)化為氫能儲存利用，是一種有效的儲能手段。
全世界氫能96%來源于化石能源，4%來源于水電解，但是這部分主要是來自水電站，并不來源于太陽能、風(fēng)能等新能源。專家希望今后把這部分提高到30%~40%。
氫能應(yīng)用技術(shù)方面，目前主要的氫能轉(zhuǎn)化方式為氫燃料電池和氫內(nèi)燃機。氫能利用技術(shù)特別是氫燃料電池技術(shù)穩(wěn)定、高效、無污染，在移動交通、電力儲存以及分布式供能等方面均表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，同時解決能源持續(xù)供應(yīng)與環(huán)境保護兩大問題。
