当前位置: 客车网 > 新闻 > 技巧交流 > 干勇院士:突破氢能发展的管理瓶颈和关键技术

干勇院士:突破氢能发展的管理瓶颈和关键技术

2018-06-28 作者:一涵 来源:中国客车网
  为进一步探讨氢能在交通方面的发展,建立产业化应用的生态体系,寻求其在交通、电力等领域的应用与商业模式,清华大学、中国电动汽车百人会与国际氢能委员会于2018年6月28日在清华大学举办“氢能产业创新发展论坛”,邀请了来自国内外政府与相关部门的领导、氢能产业研究的专家学者以及汽车、能源、等领域的企业代表就以上相关问题进行了深入交流。

  中国工程院院士干勇发表《突破氢能发展的管理瓶颈和关键技术》报告,内容实录如下:

  尊敬的徐冠华部长,尊敬的陈清泰理事长,刚才欧阳明高教授做了一个很好的报告。今天大会的主题叫做“突破核心技术 打造产业生态”,我们中国工程院也有一些想法,我就把突破氢能的管理瓶颈和关键技术跟大家交流一下。

  工程院对整个工程科技的发展趋势做了八个方面的分析,这其中第一个是能源体系,凡是工业化国家首先碰到能源体系,以后全世界在发展中也需要能源体系的发展。化石燃料向绿色能源时代转变已经到来,有两个转变,一个是化石燃料向绿色能源转变,另一个是高碳能源向低碳能源转变。中国电力结构中燃煤机组占发电量的70%,全世界超过了30%。我们在可再生能源动力站上,这几年我们做到了全世界最前面。包括在这方面的投入和再生能源的容量都占了全世界第一,特别是可再生能源容量已经占到全球的44%。欧共体认为,每个小时中国有两个风电机组在安装,有七千个太阳能电池板在安装,到2020年增长速度达到272%,增长非常快。

  最近国际氢能委员会正在做能源科技的发展规律和氢能的发展预测。刚才欧阳明高院士讲到这个趋势,万钢主席也谈到国内情况。到2050年他们估计氢能占能源比重约18%,有2.5万亿美元的产值等。另外从现在到2050年的预测,固态燃料逐渐下降,气态燃料到2050年将成为主体。另外,能源科技的发展规律还有,从不可持续到可持续,从集中到分布。

  氢能的本质就是灵活的一种能源载体,这里面有四个方面的作用:第一,零排放的二次能源(无氮氧化物),氢作为能源,又是一种最好的还原剂。在12年前我们做了一个详细的氢冶金规划,许冠华部长在科技部的时候就立了项。第二,把电网、天然气和热力网连起来。第三作为储能,第四氢能交通。当然现在看,氢能交通很可能率先突破。我们在12年前以氢冶金看,人类社会20世纪是氧时代,21世纪是氢时代,氢冶金就是氢代替碳还原生成水,不但没有排放,而且反应速度极快。现在我们在高炉上要加焦炉煤气,也是减少二氧化碳,增加氢的还原能力,减少二氧化碳的排放。包括一氧化碳、煤碳和氢对矿石的还原,氢的还原速度最快。

  氢是二次能源,但是成本非常高,所以很难商业化。当时提出的原子制氢,包括气冷堆,我们当时对气冷堆寄予厚望。但是我们现在感觉到,能源科技的发展规律和新能源的发展预测,交通领域的工程应用会率先突破,它是作为能源开始进入社会,尤其是在交通领域的应用,在管理和技术层面进行系统的规划和标准的制定,至关重要。

  欧阳明高院士的PPT中有这个图,我的PPT里面也有一个类似的图,横坐标是交通工具的行驶里程,纵坐标是交通工具的重量。大家看行驶里程越大,重量越大,氢占的比例越大。到2050年超过50%重型卡车将氢燃料电池作为发动机。

  构建氢的生态系统,现在是非常重要的。因为是打造产业生态,现在主要是用车的总成本,对用户而言他非常关心。供应商和投资家,包括企业家们跟用户的心态完全一样,怎么来打造这个生态环境。一个是燃料电池系统的购车成本,关键还有运行环境和运行成本,包括它的续驶里程、加氢时间、经济上的可行性,还包括与纯电动的竞争、客户体验等,作为我们当前用户体验的一个平台任务。

  但是氢能产业较为复杂,纯靠市场机制,一个企业无法完成,要充分发挥体制优势。氢能的应用牵扯到一系列的综合技术,从材料开始,到运输、加氢,再到最后运行的全生命周期等等,有效地组织各利益相关者、清晰的操作路径非常重要,欧美已有案例供我们参考。我们做了一个投资估算,上面是氢能汽车的估算,按五十台、两千台、两万台到五十万台做一个预算,下面是加氢站和制氢工厂的投资估算。加氢站和制氢厂的单投资成本是逐渐降低的。到两万台以后,按照公交车大概50万/台,如果按照50台,公交车价格是200万元/台,成本是很高的。很多典型区域正在进行投资,出台了相关的政策。这里面我们也对他们的投资进行了一个估算,主要是氢能交通基础投资估算,这里不细谈了。

  车辆现状和问题是什么呢?几乎所有的主流车企现在已经开始技术储备,热度上来了。但是现状是数种物流卡车和公交车开始根据订单生产,规模很少,积累的数据也少,目前还未遇到难以逾越的技术障碍,但还有不少工程技术问题需要通过大量工程实践来不断解决。已落实新能源汽车中关于燃料电池汽车的地补贴的省市很少,但有一个国家的补贴政策。瓶颈问题:订单少,车型不足,公告时间太长,运维服务团队尚未组建布局,车辆补贴周期太长。

  加氢站尤其重要。我们不能做锂电池的老路,先搞电池后搞充电。氢是一种新的能源进入人类社会,首先对氢的自身体系进行研发,进行布局。像我们现在看了一下有一个文件,截止2018年3月,我国已建成正式运营的固定加氢站只有7座,刚才说有十来座,可能这几个月又建了几座。其中六座加氢站每天才两百公斤的示范,还存在很多问题,没法按照所谓国际要求,做不到三到五分钟的快速加氢。也没法控制加氢速率,达不到商业化的运营目标。关键装备,包括加氢机无法满足长期连续可靠运行要求。还有加氢站的规划设计、设计施工及验收标准、关键设备选型等方面存在的问题制约了氢能汽车的商业化运行进程,限制了我国氢能产业的快速发展。

  在制氢加氢的突出问题上,国家顶层设计尚未系统化,还没有落地。部委层面,氢能作为能源使用,还没有作为能源,谁来管理?不知道哪个部门管理。合法加氢站无法盈利,投资回报遥遥无期,加氢站的补贴不太清楚。是属于化工还是属于交通,还是属于住房建设?

  我们有两点建议。建议一:突破管理瓶颈。参考国际有效的氢能项目管理机制,做好顶层设计,进行规范的顶层设计,从部委层面在加氢站、制氢工厂等审批上要予以指导。顶层设计中应包括以业主总成本和用户体验为核心要素的发展路线,并应有车辆和氢能基础上设施的协同发展的机制,包括从用户和整车企业来推动它,不只是搞电堆的做一些单体技术,要靠整车及用户来一起推动。包括制氢加氢站合建站方面要付诸行动。

  建议二,关键氢能技术的开发。目前在氢能基础设施方面已经快速突破。但现在仍谈氢色变,很多地方搞不太明白。现在构建煤制氢,第一个问题就是推广应用,中船重工在这方面很有经验,他们应该起到重要的推动作用。第二,把氢气长管拖车的压力由现在的20Mpa提升到45Mpa 和70Mpa以上,提高运输效率,降低运输成本。中材、中集等应多做一些研发工作。包括国际合作,我们要完善整个商用液氢供应链的标准,我们和法液空、林德集团加强合作。中材科技在燃料电池车载供氢及氢气储运领域的已有技术。我们的35个兆帕以下的氢气瓶,包括无人机用的氢气瓶,全世界市场占有率70%,但是还是中低压。车用 70MPa塑料内胆气瓶提升密度已经纳入计划,这是很重要的。

  咱们要综合起来发挥各自的优势,神华集团的制氢技术、制氢能力和容量,这是非常巨大的。我们认为,较快的氢基础设施推广模式是液氢加氢站。这是液氢加氢站的全流程,包括液氢罐车,最后它经过液化,可以控制在82个兆帕,加氢加到汽车里面,70个兆帕的氢气瓶一点问题没有,来得很快。这个图左边是负251度的液压气,液体的氢能,后面就是低温的氢能,到右边黄色的地带已经进入了常温,基本是在15度,如果35MPa,氢气密度为24g/L,到70MPa可提高到40g/L。一个液氢车可装载4吨液氢,约等于12个长管拖车的运气量,液氢运输还是一个非常方便的措施。

  建议二里面包括突破大功率电堆技术。现在我觉得已经开始,科技部的重点专项的目标是到2020年达到120kW,功率密度达到3.1kW/L。另外铂载量,每千瓦0.25克,已经开始进行,进展非常好。包括高比功率燃料电池发动机关键技术研究与平台开发。还有就是关键材料及产品的突破,包括气体扩散层、金属双极板、膜电极等关键材料等,膜电极在国际上阻力并不是太大,进展很快,当然东岳集团的膜电极技术发展很快。

  最后讲两个例子,选一个区域,集中使用重载汽车的区域,比如说唐山,现在每天唐山过境的重卡达到26万辆,全是柴油车。因为唐山钢铁产能达到了1.3亿吨,柴油车的运输比火车来得方便,但是这种排放量我们看,一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、颗粒物对雾霾的产生起到了很大的贡献率。唐山市的钢厂很多,有一个工程叫“公改路”,把公路改成铁路,但铁路也有运输不到位的问题,就是超短途运输。另外为什么不把集中的近万辆重卡变成新能源汽车?现在山东潍柴认为200到250千瓦电堆完全可行,而且不用去买氢,每个钢厂都有供氢能力,唐山能够产生3600万吨的氢气。有多少氧气?是79.2亿立方米,又便宜又好,稍加变压吸附进行生冷纯化,完全可以达到要求燃料电池车辆用氢需求。每个钢厂建一个加氢站,完全可以代替现在公路上柴油车的污染情况,而且投资也比铁路要低得多,这要作为一个重点,对北京的环境威胁将会大幅度降低。

  第二个是山东。山东搞一个“中国氢谷”,全省统一行动,打造氢能全产业链。东岳的质子膜,所有的化工富产氢巨大,仅煤制氢大概87万吨左右,资源优势可谓非常好。包括市场优势,氢能高速公路的建设将会比别的省来得更快。为什么呢?它六千多公里的高速公路掌握在山东一两家的国有企业手里,120个高速公路的服务站稍加改造,建一个加氢站,只要一声令下,马上可以启动。2030年全省高速公路规划图已出台,新能源加氢站的大规划也已经出来。打造“中国氢谷”,山东设立了一个五百亿的中国氢谷新能源发展基金。打造新能源运营示范区是我们下一步的工作重点,而不仅是分点研究,不只是在大学、研究机构和企业某个技术平台。氢能源必须要吸取锂动力电池的教训,先搞电池后搞充电桩辅助系统是不行的。中国市场巨大,氢能源技术前景广阔,我们预计在2050年中国要率先进入氢能源时代。

  我的发言到此结束。谢谢大家!

  (根据现场发言整理,未经本人审阅)

阅读量:
技巧交流
中国客车网[www.chinabuses.com]版权及免责声明:
1、凡本网注明“来源:www.chinabuses.com” 的所有作品,版权均属于中国客车网,未经本网授权,任何单位及个人不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:www.chinabuses.com”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
2、凡本网注明 “来源:XXX(非中国客车网)” 的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
3、如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 有关作品版权事宜请联系:copyright#chinabuses.com
品牌推荐 更多>>
中车电动成立于2007年,由中国中车集团整合国内外优质资源成立的国内第一家...
新闻专题 更多>>
谈及“德国制造”,人们总是情不自禁地冠以“技术、领先”等头衔。2018年6...
您心目中的“未来客车”是怎样的?2018年5月18日,囊括了智能网联、智能驾...
微信 分享 咨询 电话 顶部
×
中国客车网微信二维码
×
×
400-660-0262

<small id='sinwen'></small><noframes id='sinwen'>

  • <tfoot id='sinwen'></tfoot>

      <legend id='sinwen'><style id='sinwen'><dir id='sinwen'><q id='sinwen'></q></dir></style></legend>
      <i id='sinwen'><tr id='sinwen'><dt id='sinwen'><q id='sinwen'><span id='sinwen'><b id='sinwen'><form id='sinwen'><ins id='sinwen'></ins><ul id='sinwen'></ul><sub id='sinwen'></sub></form><legend id='sinwen'></legend><bdo id='sinwen'><pre id='sinwen'><center id='sinwen'></center></pre></bdo></b><th id='sinwen'></th></span></q></dt></tr></i><div id='sinwen'><tfoot id='sinwen'></tfoot><dl id='sinwen'><fieldset id='sinwen'></fieldset></dl></div>

          <bdo id='sinwen'></bdo><ul id='sinwen'></ul>