2019年3月15日,《政府工作報告》在持續釋放內需潛力方面,提出了“推動充電、加氫等設施建設”等內容。氫能源及燃料電池作為面向未來的動力類型,成為新的關注點。預計到2050年,氫能在中國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經濟產值超過10萬億元。同任何新事物在發展的道路上都會遇到各種阻礙與質疑一樣,盡管當下氫能源研究正大勢當道,將帶動著新的能源革命席卷全球,但仍不乏來自各方的質疑,甚至一度被認定為偽命題。
氫能源(圖片來自網絡)
“偽”:作為動力能源,氫的來源就是問題,生產氫的成本會極其高昂,大規模量產根本不現實。
“真”:目前,氫的制取產業有較為成熟的渠道和技術路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫,三是電解水制氫,年制取氫氣規模占比約3%。作為二次能源,氫來源廣泛。
氫能源轉化示意圖(圖片來自網絡)
“偽”:氫是二次能源,通常需要一種一次能源分解含氫原料,產生游離態的氫。目前,無論是分解化石能源還是電解水,都可能帶來污染物或消耗大量的電能,這個過程本身的“清潔性”和“可持續性”就值得商榷。
“真”:氫從化石能源中獲取,有助于煤炭等一次能源清潔高效利用,提升供給側質量;通過電解水制取,增加電力系統靈活性,有助于實現多異質能源跨地域和跨季節的優化配置,形成可持續高彈性的創新型多能互補系統。
燃料電池的工作原理(圖片來自網絡)
“偽”:當前絕大多數的氫能源都來源于化石能源,也就是通過分解天然氣得來的,然而市場上可見的LNG、CNG燃料汽車正是各類天然氣汽車,中國天然氣汽車早已經非常普遍,如此一來,為何還要多此一舉將天然氣加工成氫能源呢?
“真”:除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,為142,351kJ/kg,是汽油發熱值的3倍,利用氫能源可以取消內燃機噪聲源和能源污染隱患,利用率高。
氫能源汽車加氫示意圖(圖片來自網絡)
“偽”:加氫站的建設要考慮距離、成本、需求度等多重因素。中國國土廣袤無垠,地形多種多樣,動輒幾千公里的距離,實現加氫站的高覆蓋率不現實。
“真”:預計2020年、2030年中國加氫站數量將分別達到100座和1500座,2050年達到10000座以上,整體規模將位居全球前列。
典型儲氫技術(圖片來自網絡)
“偽”:已經面世的氣態儲氫裝置為鋼制氫瓶或碳纖維纏繞高壓氫瓶等,而制造一個鋼瓶或碳纖維就會產生類似二惡英等有害氣體和物質。且不說生產氫是否環保,單就儲氫裝置的生產過程而言就不環保。
“真”:當下,氫的儲存主要有氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫三種方式,其中高壓氣態儲氫已經得到廣泛應用,儲氫裝置也在不斷研制升級,輕質儲氫材質作為固態運氫裝置不僅可以實現氫的快速充裝及其高密度高安全輸運,還可以提高單車運氫量和運氫安全性。
氫能源利用系統概念圖(圖片來自網絡)
“偽”:氫氣燃點低,爆炸區間范圍寬、擴散系數大,在濃度4%~74%的條件下均可能爆炸。一旦儲氫罐發生碰撞破損,將會造成如同重磅炸彈爆炸的后果。
“真”:氫氣雖然燃點低,爆炸區間范圍寬同時擴散系數大,但卻是已知密度最小的氣體,比重遠低于空氣,擴散系數是汽油的12倍,發生泄漏后極易消散,不容易形成可爆炸氣霧,爆炸下限濃度遠高于汽油和天然氣。因此,在開放空間情況下安全可控。現階段氫氣儲運方式以長管拖車為主,從充裝到運輸,都配有完善的安全裝置和詳細的操作規范。
攻破“偽命題”的道路是艱難的,但總會有人引領前行,濰柴在這條路上舉足輕重。具有前瞻目光的濰柴早已意識到從傳統能源向新能源轉型升級是時代趨勢,為此濰柴積極推動國家氫能產業落地與發展。如今,濰柴動力在山東省乃至全國的氫能源及燃料產業發展中都扮演了領軍者的角色。
首部中國氫能源及燃料電池產業白皮書在濰柴發布
別2018年初,結合山東半島氫能資源和產業優勢,濰柴在山東率先建立全產業鏈燃料電池產業化示范工程。目前,濰柴氫燃料電池產業園、加氫站等正在緊張建設;依托集團在全球研發設計資源和完備的產業鏈優勢打造的首款氫燃料電池客車已陸續在濰坊、聊城投入使用,累計運營里程達33萬公里;與國能集團合作開展的200噸級氫能礦卡項目正有序推進;其首款氫燃料電池發動機樣品也已于年會上亮相。
濰柴其旗下亞星客車展出的首臺8米氫燃料電池客車(圖片來自網絡)
別和眾多試圖布局氫燃料行業的上市公司一樣,濰柴動力遇到的最大困難就是缺乏燃料電池前沿核心技術。為此,濰柴更是花費大力氣補短板、調結構、取經驗,先后與弗爾賽、德國博世、英國錫里斯動力以及加拿大巴拉德簽署戰略合作框架協議,意在集成國內外先進資源優勢打破氫能源技術藩籬。如今,濰柴已牢牢掌握固態氧化物燃料電池、氫燃料電池、HPDI天然氣發動機等未來新能源商用車的三大核心技術,為打造千億級新能源汽車產業集群奠定了堅實的基礎,將有力推動國家新能源汽車產業向高端升級。
濰柴與國能集團合作開展的200噸級氫能礦卡項目簽約儀式
別濰柴對新能源業務的高瞻遠矚、高起點布局受到了國家的認可,先后承擔國家科技部《燃料電池發動機及商用車產業化技術與應用》和《面向重型載貨車用燃料電池發動機集成與控制》兩大重點研發項目,聯合清華大學、同濟大學、中科院、宇通客車、中通客車、陜重汽等高校院所和企業開展技術攻關,在燃料電池的關鍵技術、工藝制造等方面取得了重大突破。
山東重工集團黨委書記、董事長,濰柴動力董事長譚旭光
別在依托國家重點研發項目開展自主創新的同時,濰柴堅持自主創新和開放創新相結合,在美國、日本、德國等地建立科技創新中心,重點開展燃料電池關鍵技術研發。2018年11月,濰柴動力與全球氫燃料電池領軍企業巴拉德動力簽署全面戰略合作協議,投資1.63億美元成為后者第一大股東,雙方將共同研發制造氫燃料電池動力系列產品。此外,濰柴協同山東重工集團旗下的整車企業資源,打造更加開放高效的協同創新體系,推動全產業鏈核心技術突破。基于整車需求開發系列化燃料電池發動機,濰柴已建立起“單電池-電堆-系統-整車”的完整產業鏈,全力打造囊括測評、生產制造、氫能應用、整車示范等環節的氫能發展“山東模式”,有力推動了燃料電池產業的健康發展。濰柴集團董事長譚旭光表示,“濰柴已確立了到2030年新能源業務引領全球行業發展的戰略目標。”
濰柴集團
今天,我們不得不承認氫能源已經打開了新能源大門,成為了全球范圍內不容忽視的存在。或許其“主宰”能源動力領域的道路還有很長,但不可否認的是正因有了濰柴這樣的引領者,全負荷的帶領著中國氫能源產業努力前行,我們才有機會看到原來“無限的可能”其實也有到來的那天。