引言:2022年3月23日,國家發改委發布《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》,提出到2025年,形成較為完善的氫能產業發展制度政策環境,產業創新能力顯著提高,基本掌握核心技術和制造工藝,初步建立較為完整的供應鏈和產業體系。規劃當中明確了氫的能源屬性,確認氫是未來國家能源體系的重要組成部分,要充分發揮氫能清潔低碳特點,推動交通、工業等用能終端和高耗能、高排放行業綠色低碳轉型。
中國氫燃料電池汽車發展歷程:規劃提出,2025年,我國氫能產業基本掌握核心技術和制造工藝,燃料電池車輛保有量達到5萬輛左右,部署建設一批加氫站,可再生能源制氫量要達到10萬~20萬噸/年,實現二氧化碳減排100萬~200萬噸/年。到2030年,形成較為完備的氫能產業技術創新體系,清潔能源制氫及供應體系,有力支撐碳達峰目標的實現。到2035年,實現百萬輛的氫能燃料電池汽車上路行駛,形成氫能多元應用生態,可再生能源制氫在終端能源消費中的比例明顯提升。到2050年與純電技術共同實現汽車的零排放。我國氫能燃料電池汽車發展歷程將經過三個階段:第一階段:在2020年初步實現氫能燃料電池汽車的商業化應用,商業化規模達到1萬輛,投入運營的加氫站100座,在北京、上海、鄭州、武漢、成都、張家口、佛山等全國多個大中小不同的城市,以公共交通、倉儲物流為主要的業務,開展商業化示范運行,累計運行要達到1億公里。第二階段:到2025年,加快實現氫能及燃料電池汽車的推廣應用,以公共服務用車的批量應用為主,基于現有的儲存、運輸和加注的技術,在150公里的輻射范圍內,因地制宜地推廣氫能燃料電池技術,通過優化燃料電池系統的結構,加速關鍵零部件的產業化,大幅度降低燃料電池系統的成本,車輛的保有量要達到5萬~10萬輛。第三階段:2030年到2035年,要實現氫能及燃料電池技術的大規模推廣應用,大規模的氫的制取、儲存、運輸、應用達到一體化,加氫站的現場儲氫、制氫規模的標準化和推廣應用也到一定的程度,要完全掌握燃料電池核心關鍵技術,建立完備的燃料電池的材料、部件及系統的制備能力。
他山之石:2030年韓國或實現氫、電乘用車價格相當:在此過程中,氫能燃料電池汽車技術的發展對規劃落地將起到關鍵作用。此前,韓國、美國、日本是全球氫燃料電池汽車推廣應用的核心國家,與其燃料電池汽車技術能力水平高度相關。以韓國現代為例,1998年現代汽車集團成立了氫燃料電池研發小組,于2007年成功獨家開發燃料電池系統,并于2013年裝車“途勝ix FCV”銷往全球18個國家。2018年,現代汽車發布第二代氫燃料電池車NEXO,具備當前氫燃料電池車最高續航里程,可達800公里(NEDC工況);現代汽車集團全球首個大型氫燃料電池系統工廠預計2022年12月于廣州投入使用。從性能來看,目前正處于研發階段的韓國現代第三代氫燃料電池系統將取代NEXO現有的氫燃料電池系統,擁有100kW和200kW兩種功率規格版本,計劃于2023年推向市場。相比當前的氫燃料電池系統,新一代100kW氫燃料電池系統尺寸減小30%,使其更容易適用于不同的車型和應用領域。200kW規格版本與NEXO的氫燃料電池系統尺寸相近,但輸出功率提升至2倍。2018年,NEXO搭載的第二代氫燃料電池系統實現了與內燃機車型相當的5000小時和16萬公里質保。而第三代氫燃料電池針對乘用車領域的開發目標是質保達到50萬公里,同時價格相比第二代氫燃料電池系統降低了50%以上。這是實現2030年氫燃料電池車(FCEV)在價格競爭力上媲美純電動汽車(BEV)目標的關鍵因素。目前,現代汽車集團已經發布了“氫能愿景2040”,致力于在2040年前實現氫能普及至“每個人、每件事、每一處”的目標,中國將是其戰略落地的重要組成部分。2028年,現代汽車將率先成為全球首個旗下所有商用車型均搭載氫燃料電池系統的汽車制造商。
中國氫燃料電池汽車全球市場占比僅17%:中國氫燃料電池汽車的市場快速起步,商業化進程基本上符合預期,“我們也走出了中國特色的發展路徑”。自2016年路線圖1.0發布以來,到2021年,國內累計生產燃料電池汽車超過1萬輛,已經超過了路線圖1.0當時預設的5000輛的目標。同時,中國達到了路線圖2.0修訂后的8000~10000輛的目標,累計銷售量從2017年的1000輛增加到了2021年的8600輛,5年間增長了8倍,與韓國、美國、日本成為了全球氫燃料電池汽車推廣應用的核心國家。王賀武認為:“我們達到了上限,商業化進程基本上是符合預期的。我國氫燃料電池汽車的數量大概占到全球總量5萬輛的17%,市場發展與路線圖的研判路徑基本上是吻合的。”
國內燃料電池發展還有一個突出特點,即近五年主要是商用車(客車和卡車)。統計數據顯示,到2021年年底,國內推廣的客車和貨車分別達到4100輛和4400輛,但乘用車較少,可能不足100輛。氫能源的特點:
氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃,并且我國已在氫能領域取得了多方面的進展,在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一,也被國際公認為最有可能率先實現氫燃料電池和氫能汽車產業化的國家。
當今世界開發新能源迫在眉睫,原因是所用的能源如石油、天然氣、煤,石油氣均屬不可再生資源,地球上存量有限,而人類生存又時刻離不開能源,所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加,其儲量日益減少,終有一天這些資源、能源將要枯竭,這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲量豐富的新的含能體能源。氫正是這樣的二次能源。氫位于元素周期表之首,原子序數為1,常溫常壓下為氣態,超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的含能體能源,它具有以下特點:
1、重量最輕:標準狀態下,密度為 0.0899g/L,-252.7℃時,可成為液體,若將壓力增大到數百個大氣壓,液氫可變為金屬氫。
2、導熱性最好:比大多數氣體的導熱系數高出10倍。
3、儲量豐富:據估計它構成了宇宙質量的75%,它主要以化合物的形態貯存于水中,而水是地球上最廣泛的物質。據推算,如把海水中的氫全部提取出來,它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。
4、回收利用:利用氫能源的汽車排出的廢物只是水,所以可以再次分解氫,再次回收利用。
5、理想的發熱值: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142351 kJ/kg,是汽油發熱值的3倍。
6、燃燒性能好:點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃范圍,而且燃點高,燃燒速度快。
7、環保:與其他燃料相比氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質,少量的氨氣經過適當處理也不會污染環境,氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應。
8、利用形式多:既可以通過燃燒產生熱能,在熱力發動機中產生機械功,又可以作為能源材料用于燃料電池,或轉換成固態氫用作結構材料。
9、多種形態:以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現,能適應貯運及各種應用環境的不同要求。
10、耗損少:可以取消遠距離高壓輸電,代以遠近距離管道輸氫,安全性相對提高,能源無效損耗減小。
11、利用率高:氫取消了內燃機噪聲源和能源污染隱患,利用率高。
12、運輸方便:氫可以減輕燃料自重,可以增加運載工具有效載荷,這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優于其他能源。
氫能作為一種清潔高效的新能源,由于其靈活高效、清潔低碳、應用廣泛,正在成為全球爭相發展的未來能源新星。多個國家制定氫能發展規劃,基礎設施建設加快,交通領域率先開展示范應用。隨著技術突破和規模化應用,氫能全產業鏈將迎來發展爆發期,日本技術優勢明顯,中國加速追趕。
從產業細分領域看:涵蓋氫氣制備、儲存、運輸、加注、燃料電池到終端應用的龐大產業鏈,其中上游大規模、高效、低成本制備儲運氫是關鍵,中游燃料電池是整個產業鏈的核心技術和制高點,下游應用涉及氫燃料電池車、氫動力船舶、氫能發電、氫能冶金、建筑供熱等多個領域。
從產業格局看:形成環渤海、長三角和珠三角三大集群并快速向外擴張,中部地區、川渝地區也初步形成新的產業集群。從園區發展上,主要有政策驅動型、技術驅動型和資源驅動型三種發展模式。
-
材料
+關注
關注
3文章
1265瀏覽量
27426
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論