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打造“氢能走廊”,为长三角区域一体化发展提供新动能
发布日期:2019-06-14   来源:兴发官网:市科学学研究所
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今年35日,李克强总理代表国务院在十三届全国人大二次会议上作《政府工作报告》时指出,要将长三角区域一体化发展上升为国家战略,编制实施发展规划纲要。与此同时,《政府工作报告》首次写入氢能源,要推动加氢设施建设。长三角区域具备发展氢能的基础和优势,在当前背景下,需要抓住机遇、明确任务、加快布局,推动长三角区域成为国际氢能应用发展的标杆示范,让氢能为长三角区域一体化发展提供持久的新动能。

一、氢能产业已成为全球瞩目的未来产业

  氢能是能源转型的重要突破口。氢能作为一种清洁的二次能源,具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生、可电可燃、零污染、零碳排等优点,被誉为21世纪控制地球升温、解决能源危机的“终极能源”。从能源更替的历史来看,一方面能源形态是从固体(煤炭)到液体(石油)再到气体(天然气、氢气)演变,另一方面主要能源的碳氢比是不断减碳增氢(煤炭、柴薪碳氢比为1:1,石油碳氢比为1:2,天然气碳氢比为1:4,而氢气的碳氢比则是正无穷)。从能源生命周期来看,氢作为储存不稳定能量的介质,具有巨量(GW级)的能量储存容量和长期放电持续时间,一直被视作太阳能、风能等不稳定可再生能源的桥梁。氢就像电一样的能源载体,可以将地球上的能量源源不断地应用到人类生活的方方面面。随着能源变革的不断推进,氢能的战略价值也逐渐凸现,据国际氢能委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,到2050年,氢能源需求将是目前的10倍,全球能源需求的18%将来自氢能源。  

氢能成为世界各国的战略布局重点。美国早在1990年即制定了“氢研发五年管理计划”,1996年出台《氢能前景法案》正式踏入技术研发、示范阶段,2018年美国能源部先后投入超过3000万美元用于氢燃料电池项目;日本政府在20144月制定的第四次能源基本计划中,明确提出了加速建设和发展氢能社会的战略方向,致力于推广氢能源发电商业化,在201712发布《氢能基本战略》,提出到2030年实现氢燃料发电商业化,全民参与“氢能社会”建设;韩国政府20186月表示,政府和企业到2022年将投资2.6万亿韩元加快韩国氢燃料电池汽车生态系统的发展,在2019117日正式发布“氢能经济发展路线图”,将氢能产业定为战略投资领域,通过发展氢能拉动经济的创新增长;法国20186月发布国家氢能计划,宣布投资1亿欧元用于工业、交通等领域。

氢能的规模化应用有望率先在交通领域实现。近年来,全球氢能产业链不断完善,中上游制储氢关键技术持续突破,下游应用成本逐步下降,行业基础设施建设不断提速,相关重大项目陆续启动,全球氢能市场将持续升温。重整法制氢成本已可媲美燃油(约合1.25美元/kg)、电池系统成本2015年约53美元/kW2020年有望下降至40美元/kW。同时,我国废氢的利用将使使用成本进一步降低。氢燃料电池相比锂离子电池具有续航里程长,充电时间短等优势,可将交通工具变成能源互联网的一个重要组成部分,将推动能源结构清洁化,使能源和交通系统更加高效、智能。

二、区域合作是发展氢能的重要路径

单个城市独自发展氢能不经济。燃料电池汽车的普及需要有完善的氢能基础设施建设,但加氢站建设前期投入资金需求量巨大,而且规模小的话运营成本高。一两个城市的单独规划也难以有效形成网络,无法形成规模效应,会限制氢能的推广和应用。

各国纷纷开展区域合作推动氢能应用。日本政府为推进下一代的能源建设,在2011年提出要以四大都市圈(东京、中京圈、关西圈、北九州圈)为中心,通过区域合作和官民合作模式,建立100个商用加氢站,然后通过高速公路连接;德国政府为了促进氢能和燃料电池在区域内的实际应用,在2018年提出了氢能区域建设的想法;美国加州在旧金山、洛杉矶建加氢站,通过高速公路连接形成局部网状,发展氢燃料电池车;2018年,美国俄亥俄州牵头一个公私合作伙伴联盟,将在俄亥俄州和密歇根州南部的高速公路上,至少建设13个加氢、充电和加压缩天然气(CNG)设施,并着手起草在中西部各州的“替代燃料运输走廊”行动计划。

三、长三角城市群具备建设“氢能走廊”的良好条件

近年来,全国各地纷纷出台氢燃料电池地方规划,以期在氢燃料电池产业发展上占领先机,形成了以华东、华北、华南、华中、东北、西北、西南各大城市群为代表的七大氢产业集群,而其中最被业内看好的是长三角城市群。

长三角区域氢资源供应具备优势。目前国内最可靠、经济的氢来源是工业副产氢,兴发官网:宝钢等企业在炼钢过程中所产生的氢资源,通过简单的分离净化,即可直接用作燃料。此外,江苏盐城的风电、光伏产业规模较大,也可通过再生能源电解水制氢,为氢资源的供给提供了清洁路径。

长三角区域氢能产业技术实力雄厚。据统计,仅2017年我国氢燃料电池投资项目就达1000多亿。在技术实力较强的长三角地区,聚集了我国燃料电池发展的主要企业(见附图)。兴发官网:氢燃料电池技术研发在全国首屈一指,同济大学氢能技术研发历史悠久,具有扎实的技术基础。上汽集团是整车企业中最早布局燃料电池的,并与中科院大连化学物理研究所合作成立公司,在车用燃料电池电堆和系统开发方面具有较强实力。江苏无锡、盐城等也在积极部署燃料电池的研发和产业化。

长三角区域具备良好的氢能示范应用基础。在示范运行上,兴发官网:在2010年世博会期间的示范运行取得了良好反响,在2018年兴发官网:化学工业区也开始了批量通勤服务,江苏如皋2018年开启了经济开发区氢能公交的示范运营。在载体空间上,有江苏如皋氢能小镇、浙江台州氢能小镇、江苏张家港氢能燃料电池国家双创集中示范基地等一批特色地区。在区域交通领域应用氢能的基础条件上,长三角区域高速公路网络化建设和高等级航道网构筑均为“氢能走廊”提供了日益优化的物理依托。

长三角区域在推动氢能发展上已形成基本共识。兴发官网:、江苏苏州、南通、如皋等城市纷纷出台了燃料电池汽车发展规划。如皋还将氢能产业作为当地主导产业之一,发展特色经济,被联合国开发计划署授予“中国氢经济示范城市”,是目前我国唯一获此殊荣的城市。20184月,中国汽车工程学会与兴发官网:、如皋、南通、盐城、湖州等地,联合制定了《长三角氢走廊建设发展规划》,提出要通过创新模式,引领区域产业聚焦、升级,打造世界上独一无二的氢能与燃料电池汽车产业经济带。

四、长三角“氢能走廊”亟需进一步统筹规划

长三角区域在氢能产业的资源条件、技术力量、产业基础及政策环境等各方面在国内均具有明显优势,应充分发挥其优势,作为先行先试区,加快建设“氢能走廊”,集中力量打造氢能产业经济带。但同时也应当认识到,长三角区域一体化的产业链深度融合还未形成,氢能产业的大规模发展还需要进一步加强区域联动、统筹规划。

加强长三角“氢能走廊”顶层设计。氢能产业作为一个战略性产业,涉及地方利益诉求,仅靠地方政府和相关企业的推动仍然不够,需要国家的顶层设计。建议将建设长三角“氢能走廊”纳入长三角区域一体化发展国家战略,以国家战略视角,聚焦整个产业,围绕基础设施、资源供给、关键技术攻关、政策保障等各个环节,从长三角整个区域进行整体规划。推动长三角地区氢能产业协同发展,加快实现长三角区域的氢基础设施和交通体系的一体化,推动利益共享一体化,从而为未来我国全面展开氢基础设施的规模化发展积累经验,助力我国能源转型和技术创新。

明确发展思路,分阶段推进建设。充分用好长三角得天独厚的水陆交通资源,以“水陆并进、水上先行”的思路,分阶段推进长三角氢能走廊建设。一方面,沿着水陆两种载体,串联沿线氢能产业发展较好的重要城市,加快建设氢高速网络,形成闭环走廊,如水路考虑联通兴发官网:-南通-盐城等地,陆路可重点串联兴发官网:-苏州-无锡等地。另一方面,鉴于目前我国对于氢能安全问题并未形成统一的认识,甚至仍将氢能作为一种危险品来管理,从制氢、储氢、加氢,到氢燃料电池技术集成和应用,每个环节都还存在不同程度的安全或技术难题,在技术难题仍未完全解决的情况下,以水路航运作为氢能产业发展的先行运输渠道更为稳妥,可降低潜在安全风险。

营造应用环境,促进技术创新。氢能产业大规模发展的前提是要具备适宜的应用环境。长三角区域“氢能走廊”作为先行先试区,需加快推动区域联合,出台和完善制氢、储氢、加注等方面的标准和法规,完善相关配套体系,激发用户应用积极性,从而驱动技术创新进一步加快步伐。鼓励长三角城市群通过技术合作、联合引进国际人才、设立产业基金等多种途径支持制氢、储运氢、加氢及燃料电池基础材料、核心技术和关键部件的技术攻关,重点突破膜电极、空压机和储氢罐等技术瓶颈,缩小在氢能高端装备制造、燃料电池基础研究等领域与日、德、韩等国间的差距。

(执笔:兴发官网:市科学学研究所 傅翠晓、庄珺)

附图1