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燃料电池先行示范区的收获与反思——访赵吉诗

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021-10-8     浏览次数:    

就像氢能和燃料电池行业对佛山的关注一样,站在研究岗位上的我对佛山环境与能源研究院的研究报告一直都非常关注,其一是佛山作为我国燃料电池先行城市,无论取得的经验还是遇到的问题对整个行业来说都非常宝贵;其二是佛山环境与能源研究院这个团队做研究非常认真,他们有翔实的数据、敏锐的观察和理性的思考,非常值得我个人学习。

近日,在淄博“中国电池工业协会氢能与燃料电池分会”上有机会见到赵吉诗院长,听了他的报告后,经他同意来整理他的核心观点。

01 

佛山燃料电池汽车产业布局与应用全国领先


对于一个处于培育阶段的产业来说,政府的财政实力非常重要,广东省是我国税收贡献第一的省份,也是燃料电池产业扶持力度最大的省份。当然,作为广东地区牵头城市,佛山在燃料电池产业的支持发挥的作用最大,成效也最显著。

到目前为止,佛山已经聚集了100多家涉氢企业及研发机构;形成了燃料电池核心材料、电堆及系统、氢能客车、氢能有轨电车、氢能重卡等5个生产基地。

在基础建设和应用方面,佛山已建成26座加氢站(约占全国20%),开通了80多条城市氢能公交示范线,建成全球首条商业运营氢能有轨电车示范线,约1500辆各类氢能汽车推广,并建立了23项市区两级氢能产业政策制度。
佛山敢于“吃螃蟹”,积极探索新的商业模式,很多项目在国内都属首创,如:建成首座油氢电合建站、首座站内制氢-加氢母站、首条氢能有轨电车示范线等。


佛山已经成为中国氢能产业的一张名片,在这里成功创建了国内氢能产业领域唯一的国家技术标准创新基地(氢能)、率先组建了由市政府一把手挂帅的氢能产业领导小组、示范推广了近1500辆燃料电池汽车,打造了“UNDP氢能产业大会”行业品牌会议,佛山氢能产业在政策、技术等方面的创新水平都在全国名列前茅。

02 

示范期发现的问题:买不起也用不起


(1)买不起,推广应用商业模式陷入瓶颈。赵吉诗说,虽然过去几年国内电堆成本已经大幅下降,尤其是去年下半年,自国鸿氢能率先报价1999元/kw以来,氢璞、雄韬报出了批量供应1699元/kw和1199元/kw的价格,但整车的价格依然居高不下。

赵吉诗说,电堆及系统大幅度降低价格的情况下车辆却越卖越贵之间的脱钩现象越来越突出。

以公交车为例,按照目前电堆市场的成本预算,公交车整车成本可以控制在120万元以内,但各地10米以上的公交车总价都还在200万元以上。

“买不起”是一个行业共性问题,目前以“财政埋单、以公共交通工具”为主的商业模式难以为继、不可持续。

(2)用不起:氢能供应保障严重不足。以佛山为例,目前100多家涉氢企业,1500辆左右示范应用的燃料电池汽车,企业测试和车辆运行氢气每天需求约达18吨,如果以每公斤70元计算,佛山用氢单位每天需花费126万元,每个月3780万元,每年4.536亿元。因此,对于佛山来说,用氢环节的压力也很大。

但是,站在行业发展角度看,“用不起”必将成为行业共性问题,只是佛山因为产业起步早,这个问题率先凸显并被“放大”。希望佛山的率先示范能够给其他地区提供借鉴和参考,以更加超前的思路去布局,避免出现或者尽可能减小这方面的压力。

(3)撑不起:基础配套能力建设严重不足。燃料电池汽车产业的发展不仅仅是造车,而且造车也并不是简单的事情。由于燃料电池汽车采用氢作为能源,意味着需要重构区别于油气和电力的氢能源供给体系,这给氢能基础设施配套及相关能力建设提出了很高的要求。

佛山虽然已经做了大量的工作,比如燃料电池汽车产业链配套、加氢站建设、燃料电池研发体系和产业链运行监管体系,对于这个从燃料电池端切入的产业来说,赵吉诗认为还存在严重的不足。
他举例说到基础建设的几个细节,氢气品控,燃料电池对氢气纯度具有特定要求:总浓度不低于99.97%;总硫不高于4ppb;颗粒物不高于1mg/kg;制氢过程碳排放量,《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准与评价》已经正式发布实施。低碳氢的阈值为14.51 kgCO2e/kgH2,清洁氢和可再生氢的阈值为4.9 kgCO2e/kgH2;车载氢系统检测,目前,车载氢系统按照规定三年检测一次,而且要求拆卸下来检测。成本高、不便利未来需求,不拆卸在线检测可再生氢同时要求制氢能源为可再生能源;加氢站安全&质量监控,包括泄漏检测,报警装置,站场内氢气品质在线检测等等……,这些都是非常专业的基础建设,需要专业的技术指导和工程能力。
(4)留不?。喝瞬?、团队、企业流失。氢能与燃料电池汽车涉及能源和汽车两个规模巨大的产业,其中氢气因为运输的问题具有一定的地域性成本差异,而燃料电池及汽车产业则具有较强的移动性特征。
我国氢能产业是以车用燃料电池作为切入点的,目前“以奖代补”的三个城市群也是以燃料电池发展基础优先来确定的,但这并不能改变我国产业发展的地方政府主导性特征,这一特征导致了不同程度的地方?;?。
从企业层面来看,为了获取更多的政府资源,或在更广阔的市场进行推广,不得不选择多地布局,人为增加了企业的成本支出和管理难度;而对地方政府和产业协同机构来说是看不见完整的团队和企业,留不住人才。
佛山是我国陶瓷工业基地,产业基础与汽车产业和燃料电池关联性不高,目前落户的企业大部分都是创业型企业,有活力但在当地缺乏根基。一旦企业的运行遇到瓶颈就可能动摇。产业链具有很强的集群效应,赵吉诗说,目前佛山已经出现人才、团队和企业的流失,虽然对佛山燃料电池产业整体伤害不大,但影响也不小。

03 

佛山实践带来的思考:尊重经济规律发挥市场作用


氢不是一个新东西,但将氢气作为能源并大规模应用,也就是说要把一项技术用于新的领域,并形成新的产业,建立新的系统就不是一件容易的事情。示范区的一个重要功能就是为行业积累经验,发现问题,探索路径。赵吉诗和他的团队正式基于这样的使命在研究,并根据佛山的实践提出行业发展思路的建议。

(1)产业发展要循序渐进,初始阶段的目标不宜过高。双碳目标背景下,绿氢一定是未来氢能的终极目标,但在现阶段,一方面绿电的成本距离经济性还需要一定的时间;另一方面氢能和燃料电池目前仍处于工程验证阶段,重要的是要建立从氢气与燃料电池汽车产业运行的基础体系,这就如同池子里有水才能养鱼一样,必须提高氢源保障能力,重要的是让车跑起来。

由于氢气供应不足,以及运行成本过高,目前全国已投放燃料电池运行率大约50%,总运行饱和率大约30%。所以,赵吉诗说,现阶段要充分利用各种技术路径,获取经济性能被市场接受的氢气,过于强调氢的“颜色”脱离当前实际!

赵吉诗建议要探索多元化制氢技术路径,打破氢气供应瓶颈:一是电解水制氢要突破电力制度,制定制氢优惠电价,可再生能源就地制氢;二是鼓励站内天然气制氢,支持碳捕捉技术配套;三是允许工业副产氢,用变压吸附(PSA)装置能从各类富氢气体中回收并提纯氢气。

从全国及中长期发展的目标来看,要统筹推进氢源供给端降本、增效、低碳可持续发展,鼓励发展可再生能源制氢,带动可再生能源规模化高效利用,助力我国实现碳中和。

赵吉诗认为,应考虑我国绿氢资源的分布和运输成本,优先鼓励三北等具备清洁能源制氢资源优势及经济性的地区优先发展制氢产业和氢能应用。也就是说产品制造端可以放在产业配套体系更加完善,经济实力更强的城市;而应用宜照顾氢的来源和成本,尽量从绿氢成本低的地区优先运行。

国家发改委能源研究所研究预期:我国10%的弃电(弃风、光、水)制氢能够满足2025年燃料电池汽车用氢需求,50%弃电制氢能够满足2035年燃料电池汽车用氢需求。赵吉诗建议借助燃料电池汽车示范城市建设的契机,推进区域联动发展,突破制储运环节关键技术,推动政策法规的先行先试,为可再生能源制氢探索科学合理的发展路径。

2)降本路径建议:开展多元化储运氢方式示范,探索多元化建站模式。我国燃料电池汽车的产业化已经有20年左右的时间,目前已经形成了核心零部件国产化、燃料电池电堆和系统规?;芰?。但买不起的原因是产能没有得到释放;而用不起的原因则是氢气太贵,其中最大的瓶颈就是氢气的储存和运输,产能的扩张导致目前氢气需求增长与储运能力建设滞后的冲突加剧。

目前的几种运氢方式都不理想,其中气态高压储氢现行标准密度只有20MPa(美国可以做到52MPa),只能在满足局部地区短距离输送,长距离运输成本将会剧增;液氢被看成是有前途的运输方式,但因为氢气的液化温度达到零下253度,因此,液氢运输存在能耗较大,储氢容器要求较高,而且存在热漏损问题;固态储氢减少了运输过程中的高压低温的压力,但目前我国这一技术还不成熟、充放氢效率低、金属易粉化及重金属中毒等问题;有机液体储氢装置费用高、技术难点多、操作苛刻、有一定毒性;而管道运输投入太大,以现阶段的规模投入管道不经济。

赵吉诗认为,目前制约我国氢能发展最大的障碍和痛点是氢气的储运。不仅仅是技术上的瓶颈,更多的瓶颈来自政策法规。因此,他建议要从科研、商业模式(资源优化配置)和政策标准多个维度优化我国供氢体系。

从长远来看,随着氢能产业的规?;⒄梗档颓饽艽⒃顺杀镜闹饕揪妒欠⒄挂源蠊婺9艿涝耸湮?,配合液氢、高压气态储氢、固体储氢等多元化储运氢方式。现阶段,赵吉诗建议在供氢和用氢相对集中的地方探索管道输氢。

加氢站也是一个成本大户,目前加氢站的成本很大程度上来自法规,根据佛山的经验,赵吉诗建议在保障安全的前提下,探索多元化建站模式,如站内制氢或加氢母子站建站模式来降低建站成本;推广油氢混合建站、以油养氢的模式摊薄加氢站固定成本;鼓励燃料电池汽车运营平台自建站,减少交易环节、降低运营成本。

(3)发挥市场作用,构建根植性强的产业链。目前我国氢能产业处于国家层面统筹不够,地方和企业政府积极性较高的时期,燃料电池产业的电堆、系统刚刚开始,45家企业的产能规划已经做到了27.8万台。

(数据来源:香橙会)

产能提前布局一定会引发价格战,但这一时期的价格战可能会影响到产品的品质,不利于产业良性发展。所以,赵吉诗呼吁,探索符合市场规律的关键零部件的定价机制,打破区域保护,加强对外合作,让企业不是靠布局获得本地订单,而是靠过硬的技术和较高的性价比占领市场份额,从而推动行业的健康发展。赵吉诗建议:

聚焦零部件领域关键核心技术实现重点突破,夯实安全可控的关键零部件配套体系,通过强化产品技术、匹配能力和形成强大的供应链管理能力,逐步降低零部件制造成本。

鼓励跨省跨区交易,避免地方政府出于?;さ胤讲祷蚱渌雀稍そ灰?,扭曲交易价格。

加强市场价格监控,实时掌握市场价格的运行情况,进一步加强价格监测机构建设,推进价格监测信息化建设。

(4)厘清氢能的范畴,按照产业属性实施科学布局。显然,早期以燃料电池切入时市场对氢能的理解是不够全面的,在双碳目标下,各国对氢有了更加广泛的认知,交通领域的应用只是其中的一部分,预计未来大约占到氢气应用的四分之一。氢能应包括以能源方式利用(如燃烧或发电)和在利用过程中实现了对其他能源品种减量替代的氢。

基于上述定义,布局氢能产业不能仅盯着氢能源交通,更不能局限于燃料电池核心部件和系统,而应有更大格局,着眼于能源转型和产业升级。

在这样的理念下,对氢能产业就应该根据能源自身的来源进行更加科学合理的布局,如在距离绿氢更近的地方试点将更有利于氢能的应用推广。

(5)发挥示范区先行作用,以财力和活力培育发展氢能产业。虽然目前佛山的运行过程中遇到很多的困难,但也进一步证明了一个事实,燃料电池汽车的产业化需要强有力的财政支持,从2020年各省上缴中央税收的情况来看,全国只有8个省市是正贡献,其中长三角、珠三角和京津冀处于前列,五部委将这三个地区设为氢能产业发展的先行区显然也是充分考虑了地方经济的实力。

赵吉诗说:”培育发展氢能既需要财力又需要市场活力。要充分利用示范区的先行作用,只有这些区域发力,氢能的星火才有希望燎原。

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