實際上，在國家財政部、科技部2009年公布的新能源公共服務用車補貼標準中曾提出“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”?
清華大學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)占領了先機，我們應該感受到壓力”。剛剛從美國考察回國的上海交通大學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(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任執(zhí)行主席的香山科學會議第400次學術討論會召開，這是我國氫能領域的第一次香山會議。與會專家普遍認為，我國在氫能領域投入較少，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，一氧化碳含量達到幾十甚至100ppm，導致催化劑鉑金中毒，但日本技術能低于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，結合國產(chǎn)燃料電池技術和逆變器，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，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攻關，并獲得一定進展。車用燃料電池技術過關美國工程院預計，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)化標準。成為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的重要標志。
“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，隨著技術的進步，專家預測，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設施建設，因此各車企都在等待。據(jù)悉，德國準備到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)實際上已具備相當規(guī)模，相關企業(yè)達上百家，有較好的基礎。有些企業(yè)在以燃料電池為主業(yè)的前提下，能夠實現(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、中國科學院、自然基金委在內(nèi)的各部門應加大支持力度，同時加強政策引導，鼓勵大型企業(yè)如中石油、中石化和汽車公司進入氫能領域，加速培養(yǎng)優(yōu)秀的科學家和工程師，以盡快縮短與國外的差距。”程寒松說。
建設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儲備，德國準備到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。但我國加氫站建設目前尚未提上日程。
中國地質(zhì)大學“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“氫能科學與技術的發(fā)展與戰(zhàn)略”為主題的香山科學會議第400次學術討論會上，與會專家提出，希望“十二五”期間能立項建設我國第一條“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，這條高速公路將學習美國經(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，國家氫能標準化委員會已經(jīng)通過這樣一項加氣站標準，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?shù)爻鲎廛嚾渴怯蜌鈨捎密嚕径际褂锰烊粴?。?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。氫是一種最好的儲能介質(zhì)，通過電解水可以將太陽能、風能等不穩(wěn)定的可再生能源轉換成穩(wěn)定的能源加以儲存。我國有全世界最大的風電裝機容量，但大部分無法有效并網(wǎng)。將這部分能源轉化為氫能儲存利用，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、風能等新能源。專家希望今后把這部分提高到30%~40%。
氫能應用技術方面，目前主要的氫能轉化方式為氫燃料電池和氫內(nèi)燃機。氫能利用技術特別是氫燃料電池技術穩(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)供應與環(huán)境保護兩大問題。
