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全国人大代表王凤英2020两会议案建议——大力推动氢能产业持续健康发展 促进能源和动力转型升级

新闻分类:企业新闻 更新时间:2020-05-18

氢气,来源广泛,适合大规模生产、储存和运输,将可再生能源电解水制氢与燃料电池发电相结合,可为交通运输和电力等行业提供高效清洁的电能和热能,在我国能源转型升级和新旧动能转换过程中起到不可或缺的能源载体作用。目前,我国氢能产业在基础研究、核心材料、关键部件、制造工艺和集成控制等方面还落后于国际先进水平,氢能产业链、标准和法规还有待进一步完善。以上诸多因素制约着我国氢能产业大规模商业化推广,急需国家顶层设计规划和政策引导,解决整个氢能产业链中存在的问题,因此建议:一、政府引导加大氢燃料电池基础科研投入,突破核心材料和关键部件的技术瓶颈,促进产品国产化;二、鼓励、推动各地因地制宜开展氢能示范应用,鼓励地方政府创新激励方式,推动大规模产业集群的形成;三、通过政策引导社会资本投入,鼓励能源企业牵头建立稳定、便利、低成本的氢能供应体系;四、完善标准法规建设,加快氢气纳入能源管理体系后的管理细则制定;五、制定国家级顶层氢能规划,合理规划加氢站,制定长期稳定的燃料电池汽车发展政策。

一、背景:氢能是支持全球能源与交通领域绿色可持续发展的重要能源载体

低碳化和电动化是全球能源与交通领域绿色可持续发展的大趋势。氢能作为清洁能源载体,可大规模生产、存储和运输,利用可再生能源电解水制氢和氢燃料电池发电是实现能源低碳化和动力电气化的重要途径。

氢气是可长期存储和长距离运输的清洁能源载体,有潜力成为电力的补充,在人类利用可再生能源过程中扮演重要角色。这将是人类能源体系向清洁化、可持续化转型的重要途径之一。

国际氢能委员会报告显示,到2050年,全球氢气需求将达到5.6亿吨,氢燃料电池将在交通、电力、供热等领域扮演重要角色,氢能将占人类终端能源消费的18%。在氢能应用的众多领域中,交通运输领域将率先具备成本竞争力。国际氢能委员会与咨询机构麦肯锡于2020年1月20日发布的《迈向氢能成本竞争力之路》研究报告显示,燃料电池技术与可再生能源水电解制氢技术的成本将在未来10年内迅速下降,燃料电池技术在中重型卡车、长途巴士、火车、大型乘用车、叉车等多种应用场景中将具备成本优势。到2030年,全球燃料电池汽车总保有量将达到1000万至1500万辆。巨大的市场潜力和近年来制氢和燃料电池发电技术的进步使我们有理由相信,氢能不仅将为人类带来大规模工业和经济变革,对世界政治和国际格局也将产生重大影响。

我国氢能和燃料电池产业受到越来越多的重视。据中国汽车工程学会预测,我国氢燃料电池汽车保有量2020年将达到1万辆、2025年达到10万辆、2030年达到100万辆。

 

二、问题与分析:我国氢能技术竞争力和产业链规模有待提高

截至2019年底,我国氢燃料电池汽车累计销售量约6100辆,达成规划目标仍存在较大挑战。在基础设施建设方面,截至2018年底,全球范围内营运中的加氢站共有369座,其中欧洲152座,亚洲136座,北美78座。而我国目前建成并投入运营的加氢站不到50座,日供氢气总量约20000千克;在氢能产业园建设方面,目前共有32个氢能小镇、氢谷、氢能产业园、氢能示范城市,但其中大部分主体园区仍在规划或建设当中,仅有11处发展较好,吸引了较多企业入驻。

目前我国各省市2025年氢能规划产值总额接近万亿,巨大市场潜力下的规模效应,是我国氢能产业迅速发展的基础。尽管我国氢能产业前景广阔,但不容忽视的是,目前国内氢能产业仍存在很多问题,如产业链发展不均衡、不完善及产业链集群配套不充分等,这些因素制约了我国氢能产业的发展,延缓了氢能商业化的普及。

具体来看,国内氢能产业链发展不均衡,主要有以下几方面原因:

(一)核心材料和关键部件国产化程度低,国内技术不成熟

近年来,我国在基础研究、核心材料、关键部件、制造工艺和集成控制等方面取得了一系列科研成果,但仍落后于国际先进水平,产品的成熟度尚未达到大规模商业化应用层级,产品级的核心材料和关键部件还依赖进口。在此背景下过快拓展终端应用市场,会导致产业链利润大幅外流,陷入技术受制于人的被动境地。

氢供应链方面:我国发布了一系列鼓励政策引导氢能产业发展,在氢能供应链关键零部件和技术开发方面已有所突破。液氢储罐已可完全国产化,最大容积可达300立方米;氦制冷循环设备我国已掌握核心技术,但尚未达到量产水平;氢气品质检测和氢气泄露等重要测试装备欠缺,权威检测认证机构尚未形成。

燃料电池方面:燃料电池催化剂、隔膜、碳纸、空压机、氢气循环泵等仍主要依赖进口,严重制约氢能产业的自主可控发展;在高活性催化剂、高强度高质子电导率复合膜、碳纸、低铂电极、高功率密度双极板等方面目前已达到国外商业化产品水平,但多停留于实验室和样品阶段,尚不具备大批量生产技术。因此,亟待加强上述核心材料、关键部件的技术转化,加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术和建立产品生产线,全面实现核心材料、关键部件的国产化与批量生产。同时,我国燃料电池电堆及系统的可靠性、耐久性等性能仍与国际先进水平存在差距,在全工况下的性能验证有待提高。因此,需加强燃料电池系统整体的过程机理及控制策略研究。应在已有基础上,进一步加强车载工况、低温、杂质等实际运行环境下的衰减机理与环境适应性研究,大幅提升燃料电池产品的可靠性与耐久性。

(二)未形成规模化氢能产业集群,产业链各环节成本高

我国大批氢能及燃料电池汽车关键技术来源于国家科技研发项目,这也是当前一些关键技术仍然集中在科研院所或科技型企业的主要原因。这些机构或企业产业化能力不足或产业化力度不够,导致我国氢燃料电池汽车技术产业化水平滞后。

目前我国已建成部分氢能产业园,但这些园区分布较为分散,尚未形成足够规模的产业集群,下游燃料电池大规模应用场景的缺失,尤其是燃料电池乘用车应用场景的缺失,限制了产业集群的差异化发展,进而影响规模经济及集群范围经济的发挥。目前燃料电池产品仍处于小批量生产阶段,成本居高不下。以60kW质子交换膜燃料电池系统为例,据测算,在生产规模为100套/年时,系统成本为380000元/套,在生产规模为10000套/年时,系统成本仅为110000元/套,成本降低一半以上。

(三)氢能供应链欠缺协调,制约燃料电池汽车发展

基础设施是保障燃料电池在汽车、火车、船舶、发电装置等领域应用的关键。2015年以来,随着我国燃料电池汽车产业的逐步发展以及加氢站建设补助体系的完善,各个地区开始规划建设加氢站。但国内加氢站早期多为示范项目,在项目结束后即被拆除。近年建设的加氢站多是为城市公交系统配套或个别企业研发单独使用,极少对外开放运营。

氢能规划涉及氢气的制、储、运、加注各环节,氢气来源丰富,但资源量有波动,如在夏季丰水期水电站弃电较多,潜在制氢能力大,在冬季枯水期水电站发电少,没有可用来制氢的弃电。氢能供应链上各环节资金投入大,基础设施初期使用率低,限制氢能供给及成本下降。以日加注量为1000kg的固定式35MPa加氢站为例,在充分考虑安全以及国际通用性的情况下,不包括土地及配套运输车辆成本,初始投资金额就超过1500万元。一套日产氢量2吨的天然气制氢设备,初始投资金额超过2000万元。当前氢源供给尚未合理协调,缺乏稳定的氢能供应体系,导致设备使用率低,氢气供应量及氢价不稳定,部分地区氢气供应商坐地起价、有站无氢、有氢无站等现象,不利于氢能产业的健康发展。

(四)氢能标准法规不完善,制约产业发展

2020年4月10日,国家能源局发布的《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》中首次将氢能列为能源范畴。但是氢能在《意见稿》中的表述仍旧有限,在氢气运输、储存、使用、管理等环节,亟待具有可操作性的措施。传统炼化行业将氢气作为工业原料使用,氢能与燃料电池产业的发展也正在促使现有供应体系向绿色、经济、高效的氢能供应体系转变,在此过程中,产生了许多新问题。

现阶段,我国普遍采用20MPa气态高压储氢与集束管车运输的方式。在加氢站日需求量500kg以下的情况下,气氢拖车运输在有限运输距离以内经济性较高。而当用氢规模扩大、运输距离增长后,提高气氢运输压力或采用液氢槽车、输氢管道等运输方式才能构建高效经济的氢能储运体系。我国东西部能源分布不均导致上游氢能资源与下游氢能应用市场的空间分布不匹配,需要通过大规模、长距离运输来实现又一轮“西气东输”,但相关标准缺失与管理体制等问题极大地限制了氢能储运行业发展。国家法规虽对氢气的存储与运输提出监管要求,但在执行层面责任主体不明确、管理体系不完善;标准体系建立过程阻碍大,20MPa以上高压气氢、液氢、管道运输等尚无相关标准和法律法规;储运环节关键技术和核心材料仍有瓶颈。

加氢站建设审批程序复杂且涉及工商、土地规划、住建、安监、消防、环境评价等多个部门。主管部门不明确、政策体系不完善导致了若干难题。例如:由于制氢属于工业用地性质,加氢站属商业用地性质,具有成本优势的电解水制氢加氢一体站项目通常只能建于工业园区,无法实现商业化。

氢气终端销售价格高企。一方面,上游基础设施与下游市场相互制约,市场规模小导致企业成本分担不足。另一方面,国内整个供应产业链的制、储、运、加各环节尚未打通,各种技术路线尚处于发展阶段。

(五)氢能产业发展可持续性堪忧

2017年,国内燃料电池汽车产量首度破千,达到1272辆;2018年再上新高,产销均达到1527辆,同比增长20%;2019年产销量分别为2833辆和2737辆,同比分别增长85.5%和79.2%。当前我国燃料电池汽车发展极度依赖政策,在2019年第三季度政策空窗期,虽然各地政府发布了相关补贴政策,但市场总体受到了很大影响,燃料电池汽车产、销仅为145辆和149辆。地方政府针对地方需求制定政策,各自为政,发展重点为城市公交、物流系统。加氢站布局零散,未形成规模效应。这一局面非常不利于燃料电池汽车产业整体的可持续、稳定发展。

 

三、建议与措施: 大力推动氢能产业持续健康发展、促进能源和动力转型

当前,我国在国家战略层面已经明确将氢能作为能源架构的重要组成部分,并将燃料电池汽车定位为我国汽车产业发展的主流方向之一。但在燃料电池汽车领域,尤其是燃料电池乘用车型方面,仍有待加大投资和支持力度,合理规划、因地制宜推进发展。供氢产业链发展不均衡、不协调等问题,将越来越成为制约燃料电池汽车发展、影响我国氢能产业国际竞争力的关键因素之一。当前如丰田、巴拉德等国外企业已开始通过不同途径进入我国燃料电池市场。我国急需促进氢能产业链的协调,理顺整个燃料电池汽车产业生态链,促进燃料电池应用场景多样性,以此推动我国氢能产业健康、全面、快速发展。因此建议:

(一)政府引导加大氢燃料电池基础科研投入,突破核心材料和关键部件的技术瓶颈,促进产品国产化

氢能及燃料电池产业链条长,技术含量高,有必要对我国氢能产业链研发创新方面的短板进行梳理;通过政府引导和财政投入,超前部署,加大氢能相关技术研发投入力度,提升核心技术及集成能力。

设立氢能与燃料电池国家重大专项并纳入国家中长期科技规划战略。由政府统一规划,坚持市场导向、企业主体,鼓励政产学研相结合与建立国家氢能创新平台等多种模式解决产业链中企业难以攻克的技术难题;通过设立各级氢能及燃料电池投资引导基金,鼓励大型骨干企业、科研院所、“高、精、专”中小企业扎实开展核心材料、装备及关键零部件的研发,并将成果转化创业,打造自主化生态链。

(二)鼓励、推动各地因地制宜开展氢能示范应用,鼓励地方政府创新激励方式,推动大规模产业集群的形成

目前氢燃料电池技术的相关示范只集中在小规模燃料电池商用车上,民众对燃料电池汽车认识不足。建议鼓励各地根据自身情况,因地制宜联合能源生产、汽车制造、关键零部件生产等行业开展氢能示范应用,依靠推动公交、环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送等领域用车全面电动化契机,由政府牵头采购燃料电池汽车开展示范运行,带动地方氢能产业链的建立,进而推动燃料电池汽车的商业化进程。政府可引导各类能源企业分布建设长期、稳定、可持续利用的氢能基础设施,逐步解决产业发展初期面临的基础设施建设成本高昂等问题。另建议鼓励地方政府创新激励方式,如着重补贴燃料电池关键部件,或将对高排放、高污染企业的罚款用于对氢燃料电池产业的补贴等“以罚助补”的方式,鼓励相关企业开展核心技术研发和大规模示范应用。

通过政府主导,鼓励燃料电池产品应用推广,扩大市场规模,进而推动产业集群的形成。利用产业集群专业化的分工协作、合理的产业空间布局、健全的公共基础设施,帮助企业降低配套成本,扩大生产规模获得成本优势,提升国际竞争力;通过鼓励燃料电池应用场景的多样化发展,降低区域内企业间的同质化竞争,促进产业融合,推动产业良性发展,提升产业国际竞争力。

(三)通过政策引导社会资本投入,鼓励能源企业牵头建立稳定、便利、低成本的氢能供应体系

氢能供应链各环节技术门槛高、投资大、短期难以盈利,极大依靠规模降本,同时国内缺乏运营经验,需多方参与合作,共同降低投资风险。

建议参照德国、日本等国家经验,整合优质资源,鼓励多方合作,由我国能源、汽车、金融等各相关行业的优势企业共同组建氢能产业链建设及运营联盟,确保统一规划我国氢能基础设施建设,形成具有国际竞争优势的战略布局,促进氢能上下游产业链发展,保障氢能稳定、便利、低价供应,从而推动我国氢能产业全面均衡发展。

加强政府支持与引导,建立投资收益合理回报机制,积极推进投资体制改革,搭建各种投融资平台,开拓多样化资金渠道,鼓励地方政府采用资本注入、投资补助等方式投资氢能产业基础设施,引导和吸引社会投资特别是民间投资以合资、独资、参股、特许经营等方式参与建设与营运,充分发挥社会资本在氢能产业发展中的积极作用。

(四)完善标准法规建设,加快氢气纳入能源管理体系后的管理细则制定

重视氢能产业通用标准建设,明确氢能主管部门,统一基础设施规划审批流程,加快建设系统全面的标准、计量、检测、认证以及售后服务保障体系。可依照天然气汽车简化燃料电池汽车车载储氢系统送检标准,尽快破除制约氢能产业发展的标准检测障碍和市场准入壁垒,打通交通、工业等多场景应用标准。

此外,通过管理细则的制定明确氢气能源定位,修订燃气管理条例,将氢气视同燃气管理,从而使氢气的大规模、长距离、低成本储运具备可行性。

(五)制定国家级顶层氢能规划,合理规划加氢站,制定长期稳定的燃料电池汽车发展政策

目前我国20多个省市发布了氢能产业发展规划与支持政策38项,布局氢能产业速度在加快,但国家层面的氢能产业发展规划仍然缺失。制定国家氢能产业发展规划,明确产业发展的指导思想、发展目标、主要任务及保障措施等,在宏观层面加强部门协同合作,将为产业链各参与主体注入强大信心。

建议各部门合作,建立国家级氢能产业研究中心,对全国能源禀赋、市场潜力及氢能示范可行性进行综合评估,整体规划氢能产业重点发展区域,提出氢能产业发展路径,根据各地资源优势,提出能源配套解决方案及建议,整体规划制氢、储氢、运氢及加氢站的发展路径,并发布持续、稳定的补贴政策以促进产业持续健康发展。


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