中國儲能網(wǎng)訊：5月24日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦，200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十一屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。此次大會主題是“堅(jiān)守儲能安全底線，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的718家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1952位嘉賓參加了本屆大會，其中88家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品。
在5月26日下午的“氫儲能與燃料電池”專場，國家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司首席技術(shù)官柴茂榮分享了主題報(bào)告《碳達(dá)峰碳中和和目標(biāo)下氫能產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意，小編整理了演講速記，并將速記內(nèi)容分享如下：
柴茂榮：下午第一個講，因?yàn)閯偝酝觑?，可能大家有點(diǎn)睡意，不要緊，我慢點(diǎn)講。我今天帶來的題目就是碳達(dá)峰碳中和下的氫能鏈的建設(shè)。去年9月份我國就提出了雙碳目標(biāo)，到現(xiàn)在為止大概半年左右，到目前比較熱的還是這個雙碳目標(biāo)。
碳達(dá)峰，可能大家也比較陌生，但我國的碳達(dá)峰不是一個比較難的問題。難的是碳中和，碳中和是什么概念？就是我國一年排出去多少二氧化碳，和森林、海洋等可以吸收的二氧化碳，這兩個相抵消的概念。所以很多人把這兩個概念搞錯了，好像碳中和是零排放，這是不對的，碳中和是指我國排放量不能超過吸收量的值，這個值我等會兒會簡單說一下。
我今天講的內(nèi)容是：一、氫能在我國未來能源當(dāng)中的地位；二、我國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀；三、未來發(fā)展趨勢。
習(xí)主席在2020年9月21日聯(lián)合國成立75周年會議上提出了碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)。這里面有幾個關(guān)鍵點(diǎn)：1.到2030年碳排放相交2005年下降65%，2.非化石能源占比達(dá)到25%，3.需要12億千瓦風(fēng)光裝機(jī)。這里面非常重要的是習(xí)主席在上次全國經(jīng)濟(jì)會議也說碳達(dá)峰碳中和不是人家要求我們怎么做，而是我們自己必須要做的，目前主要問題是要把我們的目標(biāo)變成行動。所以達(dá)到碳達(dá)峰的目標(biāo)下，我們首先要做到的第一個就是控制化石能源的總量；第二個是提高現(xiàn)有能源體系的效率；第三，加快發(fā)展可再生能源的替代；第四，通過上面三個，構(gòu)建以新能源為主體的新型能源體系。所以這里面說的非常清楚，就是要加快可再生能源的替代，用可再生能源替代現(xiàn)在傳統(tǒng)的化石能源。
我國整個能源消費(fèi)，像目前最“卡脖子”的就是石油對外依存度超過70%、天然氣超過50%左右，這兩個對我國整個經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常不利，而且我們的國家主要能源是煤炭，煤炭對于碳排放來說，對我們來說是它是最要緊的事。因?yàn)槲覈奶寂欧帕拷?jīng)歷了三個階段：第一個階段，2008年以前，我們的碳總排放在2008年的時候超過了美國，成為全球最大二氧化碳排放國，這是第一次。所以當(dāng)時就有一個要發(fā)展錢還是要生存權(quán)的之爭，就是著名的丁柴之爭。而經(jīng)過十年時間，到了2018年，我國人均碳排放達(dá)到世界1.6倍，也就是說除了跟美國比，我們超過了世界上除美國以外所有發(fā)達(dá)國家的平均碳排放量，所以我們在國際會議上沒有任何理由說我們不搞減排。與其被別人指著鼻子罵，我們還不如自己做。后面還有一個是到2030年左右，我們累計(jì)碳排放量也可能變成世界第一。所以，我們可以通過碳減排，通過新能源替代化石能源，找到新的發(fā)展增長點(diǎn)。比如說我們現(xiàn)在不能搞房地產(chǎn)或者搞互聯(lián)網(wǎng)，但又要解決我們國家GDP的增長或者說我們的就業(yè)環(huán)境，這就可以通過發(fā)展可再生能源，從這里面找到一條我們新的發(fā)展道路。同時也解決我國的能源穩(wěn)定供應(yīng)和碳排放的問題。所以我們現(xiàn)在搞減排，實(shí)際上就是為了找到我國新的發(fā)展的機(jī)遇或者說新的發(fā)展的目標(biāo)。
對我們來說，我國的可再生能源稟賦非常多，我們的太陽能可以相當(dāng)于我國能源用量的700倍左右，即使把它用5%也夠足夠了，而且我們風(fēng)能也比較多，水能的話，我國雨量倒不是太多。但我們?nèi)绻每稍偕茉磥碜鰹橹饕茉吹脑?，大家都知道可再生能源非常不穩(wěn)定；風(fēng)能，來風(fēng)有電，不來風(fēng)就沒有電；太陽能，白天有、晚上沒有，而且我們很多用電是在晚上，不是在白天。在這種情況下，我們的國家如果大量用可再生能源，就首先要解決儲能的問題。但我國是個大國，儲能的量相當(dāng)大，能夠作為儲能來用的物質(zhì)也有限，你說用鋰電池儲能？可能只能夠儲能相當(dāng)于我國整個能源需求總量的1%左右。如果用抽水儲能，可能也不會超過10%。所以在這種情況下，我們要找到一個新的能源來儲能，這里面我們就找到了水，把水里面的氫把能作為儲能介質(zhì)儲能，然后通過氫發(fā)電，過程中除了能量變化之外，又變成水，沒有物質(zhì)損失。而且水或者氫在地球上儲量很多，完全能夠解決我們的能源需要。第一，氫在地球上是最多的元素之一，總量非常豐富；第二，它安全、零碳、環(huán)保，所以這方面具有很大的優(yōu)勢；第三，我們用太陽能把氫從水里面剝離出來，相當(dāng)于我們利用太陽能從地下挖石油，就是這么一回事。所以從這方面來講，我們用太陽能+氫能，就可以解決整個能源的問題，也就是說將來對整個能源環(huán)境就會有很大的改變。
所以我們要把氫能納入到整個能源體系，它具有非常大的戰(zhàn)略意義。第一，它可以解決我國化石能源占比過高；第二，可以解決風(fēng)光等間歇性能力的消納困難問題，也可以解決石油天然氣進(jìn)口依存度過高的問題，這里面解決能源發(fā)展的需要，當(dāng)然這里面時間比較長，可能需要十年二十年五十年的時間。這里面需要做的工作是五方面：一方面是自主化。因?yàn)槟壳罢麄€能源主要是石油天然氣已經(jīng)被人家“卡脖子”了，我們不可能用另外一種“卡脖子”的技術(shù)把我們的能源解決，所以我們首先要解決自主化的問題。因?yàn)橥ㄟ^自主化的問題，我們也可以解決整個用氫環(huán)境的價格或者成本的問題；第二，能源的多樣化。對于我們國家來講不可能用一種能源，比如說用一種電的能源全部解決，所以我們要解決能源的多樣化；第三，氫是零碳的；第四，分散化。儲氫再用來發(fā)電，可以解決整個能源的問題，就像日本的熱電聯(lián)動一樣；第五，智慧化，哪個地方需要用電，我就可以把氫氣送過去。將來還可以通過管道或者瓶裝等各種各樣的方法來解決氫氣儲運(yùn)的問題。在這種環(huán)境下，我們認(rèn)為氫能具備整個自主、多樣、低碳、分散、智慧等各種各樣的特性，而且它具有清潔、低碳、高效、安全的能源屬性。
很多人就說我們用太陽能制氫合不合算，因?yàn)樘柲苁菬o償給我們用的，我們不用它也反射回去浪費(fèi)掉。所以一般來說，就太陽能來講，目前全球太陽能利用率只有0.3%增加。如果我們增加到0.5%，整個能源也就足夠了。而且如果用太陽能制氫，我們就能夠把所有的太陽能利用起來。就像這張圖，我們現(xiàn)在發(fā)電最多只能用到70%左右，還有30%以上浪費(fèi)掉。但如果用來制氫，就能把光伏電完全利用起來。再說一下PEM制氫技術(shù)。PEM制氫有幾個特點(diǎn)：第一，可以應(yīng)對各種各樣的負(fù)荷環(huán)境；第二，對于氣候環(huán)境要求不高，對水的純度要求也不高，甚至有些人可以用海水來制氫；第三，可以在當(dāng)?shù)貎Υ?，在低谷時用氫氣發(fā)電再把電輸送出來，達(dá)到能源多樣化的目的。我們未來的能源體系就是兩網(wǎng)體系：氫網(wǎng)和電網(wǎng)，也就是說可再生能源發(fā)的電一部分直接上網(wǎng)，另外一部分拿來制氫，當(dāng)電不夠的時候再發(fā)出來。所以未來世界，電網(wǎng)和氫網(wǎng)解決能源發(fā)展的需要，包括氫氣發(fā)電、氫能交通、氫氣煉鋼、氫進(jìn)萬家、氫氣制油等等各種各樣的技術(shù)，將來都能夠技術(shù)完備。而且我們說氫能源交通只是占我們的一部分，因?yàn)榭偺寂欧爬锩娼煌ㄟ\(yùn)輸也只占10%左右。也就是說我們將來煉鋼或者建筑的用熱，這里面用的氫可能會更多一些。當(dāng)然我們大量的氫，以后兩網(wǎng)建成以后，大家就不用說我要建多少加氫站或者氫的價格多高，最后氫肯定比油多，水肯定比油多，所以氫肯定會比油便宜，這一點(diǎn)不用懷疑。就是說我現(xiàn)在用太陽能光伏2毛錢，一公斤氫成本10塊錢，相當(dāng)于1塊錢1升的汽油。所以現(xiàn)在只要打通產(chǎn)業(yè)鏈，其實(shí)用氫的成本或者制氫的成本會比目前用油的成本低。當(dāng)然，我也不想跟電動車比，說用電的成本怎么樣，這個大家自己會計(jì)算。
二、我國氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
燃料電池從發(fā)明到現(xiàn)在經(jīng)歷了100多年，但真正用起來也就是最近的60年。這60年里面我們又分成兩塊：第一塊是1960-1990年，大部分用在軍工包括航天器，所以當(dāng)時是不計(jì)成本的用。從1990年到現(xiàn)在這30年主要解決的問題是三個：1.降成本，從1990年1千瓦10萬美金左右，到現(xiàn)在1千瓦降到1000元人民幣左右，當(dāng)然我們國家現(xiàn)在比較貴，而日本豐田Mirai就是1千元一千瓦左右；2.鉑金用量。從原來1千瓦200克左右的鉑金用量降到現(xiàn)在100千瓦電堆也就十幾克的鉑金，鉑金用量大大下降了；3.安全可靠性有很大的提高，對氫氣的純度和溫度的適應(yīng)性等各方面都有很大的進(jìn)步。所以這30年來的進(jìn)步是非常巨大，國內(nèi)有的專家說你怎么這么多年與鋰電池相比一點(diǎn)進(jìn)步都沒有，不會的，進(jìn)步非常大，Mirai乘用車的適應(yīng)性，就是汽車的整個特性和燃油車沒有太大的區(qū)別。
燃料電池到目前為止一共發(fā)明了5種，但是我們現(xiàn)在用的最多的是右邊的兩種，我這是按照時間排的。最早用在航天器上的是堿性燃料電池，但現(xiàn)在大部分是用PEM燃料電池和固體氧化物燃料電池，這兩個比較適合于我們現(xiàn)在的交通或者其他方面的需要。
燃料電池的整個發(fā)展階段經(jīng)過了三個階段，第三階段就是以金屬堆為代表的第三代電堆，它具有反應(yīng)速度快、加速性能好，能量密度高等特點(diǎn)，適用于汽車等交通領(lǐng)域。我這邊主要說的是鈦板，因?yàn)殁伒膶?dǎo)電性，抗腐蝕性能都比較好，所以我們現(xiàn)在用的是鈦金屬的雙極板，而且它的功率密度也非常高。我們現(xiàn)在國內(nèi)的功率密度一升多少的話，都是以中間的活性區(qū)多少來計(jì)算，而豐田是加上端板整個來算的。目前最高大概4.5升/千瓦，算法和國內(nèi)是不一樣的，還有它以工作狀態(tài)的功率密度來計(jì)算，而不是以峰值功率來計(jì)算。
以燃料電池氫能作為主動力的車叫燃料電池車，但很遺憾我們國內(nèi)基本上沒有，我們國家燃料電池是當(dāng)充電寶來使，整個驅(qū)動是靠鋰電池。既然你驅(qū)動靠鋰電池，只能算電動車，而不是燃料電池車。等一會兒郝冬總可能會講我國目前的狀況，離世界差不多還有十年左右的距離。也就是說國外是以燃料電池作為主驅(qū)動，鋰電池作為輔助動力的車，所以這里面有很大的差距。我拿的也是中汽研的數(shù)據(jù)，就是說國內(nèi)到現(xiàn)在為止一共有7000多輛的燃料電池車，但大部分功率只有30kW左右，超過60kW的不多。而且這次國內(nèi)要搞氫能源示范城市的補(bǔ)貼，基本上百分之八九十拿不到補(bǔ)貼。
這是整個燃料電池出貨量，基本上以TEMFC為主，SOFC有少量一部分，這是目前大致的狀況。實(shí)際上從總的來講，只要是用電的地方，燃料電池都可以有它的應(yīng)用場景，從幾百瓦到兆瓦級，這張圖列出了主要的應(yīng)用場景。比如說特殊場景的潛艇、航天、軍車，交通運(yùn)輸里面大型車、乘用車、叉車、重型貨車、軌道列車、無人機(jī)、船舶，還有固定式應(yīng)用分布式儲能發(fā)電、家用熱電聯(lián)供、基站備用電源，還有移動式應(yīng)用的充電寶、應(yīng)急電源等等都可以有它的應(yīng)用場景，而不是目前國內(nèi)有些專家說的只能用于重卡或者是大卡車，所以將來我們要全方面地發(fā)展。
從它的功率密度來講，也是從小往大走，小的話可能幾十瓦，大到船舶用的幾兆瓦甚至十幾個兆瓦，大功率電堆，也就是兆瓦級電堆全球都在加速開發(fā)。目前我們國家電投也在開發(fā)，為了應(yīng)用于將來的船舶或者大規(guī)模的發(fā)電裝置等用途。
根據(jù)燃料電池的用途分成固定電源用長壽命堆、增程式交通工具用電堆、直驅(qū)強(qiáng)混交通工具用電堆、飛行器用空冷堆（因?yàn)樗筝p量化，才能飛得遠(yuǎn)），還有特殊場景用的氫氧堆等等，這些對材料的要求和其他化石燃料要求都是不一樣的。
這里面就講了氫的成本。只要我們拿這里面就是大型光伏電站的總體情況，因?yàn)槲覀儑译娡妒侨蜃畲蟮奶柲芄夥髽I(yè)，我們現(xiàn)在的光伏裝機(jī)容量占全球15%左右，所以我們要開發(fā)太陽能制氫來發(fā)電，這些都是我們的剛需。我們可以通過自主化來拉動裝備國產(chǎn)化、以及裝備成本的下降。
其實(shí)大家講的最多的是氫氣的安全性。汽油也好，柴油也好，雖然我們?nèi)紵臅r候安全性都是差不多的，但總體來講氫氣還是安全的。只要我們做到整個氫氣排放的時候泄露早發(fā)現(xiàn)、早關(guān)閥，基本上不會出事故。到目前來講，整個燃料電池汽車還沒有出現(xiàn)任何一起爆炸事故，所以它比電動車安全得多。
這是我國財(cái)政部從去年開始討論到現(xiàn)在一直沒有落地的補(bǔ)貼政策，目前為止北京、上海、河南、廣東和河北等五個省市取得了第一次選考權(quán)，但是還沒有決定，大家還需要繼續(xù)努力，我們希望在這個月的月底能夠下來，但目前好像還沒有跡象，因?yàn)槲乙彩菍＜医M成員，我還沒有接到通知討論，也不清楚到底誰能過。
這是整個補(bǔ)貼政策情況，也就是說低于80kW的電堆的話，補(bǔ)貼就基本上很少了；低于50kW是沒有補(bǔ)貼的，而且功率密度和氫的使用量都有要求，不詳細(xì)講。
國家電投實(shí)際上做了兩件事：第一件時候無是可再生能源制氫，開發(fā)燃料電池，還有開發(fā)燃料電池的裝備，主要的問題是要利用央企的力量把整個產(chǎn)業(yè)鏈全部打通，對于萬億級央企，我們還是有能力做這方面的工作的。
我們首先做的一個工作是催化劑質(zhì)子膜，還有擴(kuò)散層，還有膜電極這方面，我們已經(jīng)完全取得自主化，電堆和系統(tǒng)也是我們自主開發(fā)的。比如我們上次到海南博鰲論壇開的車，所有的材料到我們的零部件，電堆、系統(tǒng)，基本上都是我們自主化打造出來的。特別是鈦基雙極板。用鈦來做雙極板，它的耐腐蝕性非常高，但是它最大的特點(diǎn)是難沖壓、難焊接，這些我們都基本上解決了，全球來講我們是第二個掌握鈦基雙極板制造的整套技術(shù)的公司。
這是我們催化劑的性能，實(shí)際上我們現(xiàn)在量產(chǎn)的催化劑已經(jīng)超過了日本TKK的催化劑，在全球處于領(lǐng)先的地位。
這是我們的質(zhì)子交換膜。因?yàn)閷τ谲囕d燃料電池來講，它用的質(zhì)子膜必須具備干膜啟動的要求，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在要直驅(qū)的話，整個波動非?？臁Ｋ晕覀儗δさ囊缶褪菬o加濕啟動，低加濕運(yùn)行。因我們開發(fā)的就是這樣的膜。因?yàn)檫@樣的膜才能用于車載用大功率的燃料電池，圖上數(shù)據(jù)顯示，我們現(xiàn)在自己生產(chǎn)的這個膜的水平跟國外水平也是差不多的。
這是我們的電堆。我們的電堆在中汽研做了強(qiáng)檢認(rèn)證，平均0.63V/片的時候，我們可以做到140幾個千瓦。這是我們直接做出來的，不像有些公司是用PPT算出來的。目前我們的產(chǎn)線在寧波是1000臺，在武漢正在建1萬臺的產(chǎn)線，爭取到今年年底能把成本降到一千瓦一千元左右，產(chǎn)能達(dá)到1萬臺以上，這是我們現(xiàn)在想做的最大的工作。
這是我們整個的示范情況。很多大家也看到新聞，10輛大巴車在海南先開了一個月，然后在博鰲論壇上開了5天，整個過程沒有出現(xiàn)任何故障。這是和商飛聯(lián)合開發(fā)的無人機(jī)，其中固定翼的無人機(jī)可以連續(xù)飛十幾個小時，跟一般大疆無人機(jī)比，我們的體積比它大得多，也比它飛的遠(yuǎn)得多。還有垂直起降的無人機(jī)，起飛重量480kg，續(xù)航距離可達(dá)到500公里左右。
這是我們的成本預(yù)測，預(yù)計(jì)燃料電池發(fā)動機(jī)到2035年左右能降到燃油車的水平。最終的目標(biāo)就是要代替燃油車。所以我們和電動車殊途同歸。
三、未來發(fā)展趨勢
未來的發(fā)展趨勢有兩個：一是，我們未來肯定是低碳的制氫技術(shù)，儲氫技術(shù)也會更加成熟；現(xiàn)有多能融合技術(shù)也會成熟，最后我們的成本可能會達(dá)到燃油車的水平。最后從整個規(guī)模來講，市場規(guī)模到2050年可以達(dá)到12萬億左右，就是現(xiàn)在中石油加上中石化加上幾大車企等等加起來的規(guī)模。氫能汽車，我們認(rèn)為2050年可以達(dá)到汽車總量的51%，在國內(nèi)能源占比10%，這是一個大的情況。
先講到這里，謝謝大家！
