中國工程院院士彭蘇萍：中國氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略及研究
中國工程院院士彭蘇萍主旨發(fā)言：中國氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略及研究
8月25日，由中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2023氫能與燃料電池技術(shù)及應(yīng)用國際峰會(huì)”在中國上海隆重舉行。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)理事長劉寶生、中國工程院院士彭蘇萍、中國科學(xué)院院士孫世剛、上海市嘉定區(qū)副區(qū)長李峰等出席峰會(huì)，來自行業(yè)主管部門、高校、科研機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈知名企業(yè)，以及外賓代表共300余人與會(huì)。
中國工程院院士彭蘇萍在會(huì)上作題為《中國氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略研究》的主旨發(fā)言。
以下是發(fā)言內(nèi)容實(shí)錄，未經(jīng)嘉賓審閱：
彭蘇萍：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、嘉賓，這個(gè)項(xiàng)目是工程院長期定下來關(guān)于氫能和燃料電池，現(xiàn)在氫能全國上下一片熱，但是我跟大家講氫能的問題著實(shí)跟中國的能源和世界的能源走向是一致的，因?yàn)槲覀儑液褪澜缟显谀壳盀橹苟际窍Ｍ儆没茉础⒍嘤每稍偕茉矗强稍偕茉窗l(fā)展過程中就有一個(gè)消納的問題，還有規(guī)模化的運(yùn)用。
化石能源在我們中國的結(jié)構(gòu)里面，目前可再生能源除了水之外，中國實(shí)際上可再生能源在一次能源結(jié)構(gòu)里面還不到8%。按照我們雙碳目標(biāo)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和，我們有長期艱巨的任務(wù)，這個(gè)里面戰(zhàn)略目標(biāo)就是可再生能源如何做到規(guī)模化，化石能源如何做到低碳化，可再生能源規(guī)模化大家都理解，可再生能源發(fā)展過程中剛才講了消納的問題，化石能源如果低碳化實(shí)際上就是加氫減碳的過程。
從我們?nèi)祟惏l(fā)展過程中，我們的祖先生火用材，然后18世紀(jì)末期發(fā)明了蒸汽機(jī)，煤就得到了廣泛的應(yīng)用。到了上個(gè)世紀(jì)40年代發(fā)明了內(nèi)燃機(jī)（燃?xì)鈩?dòng)機(jī)），油氣得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在講氫能源實(shí)際上是我們轉(zhuǎn)化的方式發(fā)生變化，我們的燃料電池作用越來越凸現(xiàn)，燃料電池發(fā)現(xiàn)方式就從蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)通過燒推動(dòng)的方式已經(jīng)改變了，因?yàn)檫@個(gè)過程實(shí)際上是物理發(fā)電，到氫大規(guī)模利用的過程里面，實(shí)際上是因?yàn)榧訜崃Ｗ赢a(chǎn)生了放電作用，實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)發(fā)電的過程。
所以現(xiàn)在我們有很多的同志關(guān)于氫能又提出另外一個(gè)方式，我們把制氫完了之后燒。如果是直接燒不是我們氫能源主要的工作目標(biāo)，因?yàn)闅涫嵌文茉矗旧碇茪溥^程中耗能，再去燒的過程不是我們十分提倡的，我跟大家講的兩個(gè)方式，關(guān)于氫的方面。
第二個(gè)中國為什么要搞氫能，大家知道現(xiàn)在世界上都有八十幾個(gè)國家紛紛治理了氫能的發(fā)展規(guī)劃，因?yàn)楦覀冎袊哪茉唇Y(jié)構(gòu)有關(guān)系，我們煤比較多，油氣和非化石能源目前，有的同志就說我們現(xiàn)在非化石能源、可再生能源占的比例很大，可以有主要，是主要的。我們發(fā)展了25年，我們除了水之外的可再生能源是8%，不是我們不搞，我們現(xiàn)在是世界上最大的可再生能源的生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但是跟我們中國經(jīng)濟(jì)還起不到關(guān)鍵的支撐。
中國的能源發(fā)展要走兩條路，為什么先提出來化石能源做的低碳化變成我們主要的任務(wù)？主要是二氧化碳的問題是折磨我們這些國家很長時(shí)間了，實(shí)際上首先歐洲并不是折騰中國是折騰美國，20年以前中國還進(jìn)不了他的法眼，是美國。但是美國液燃?xì)獍l(fā)展之后，2010年提出了清潔電力生產(chǎn)法，就提出來每千瓦升的發(fā)電二氧化碳的排放637克，我們的標(biāo)煤就是210克。
大家知道十二五期間中國的電場的發(fā)電實(shí)際上是330克，我們希望十三五期間變成310克，210克是天然氣。
如果美國一響應(yīng)，我們中國現(xiàn)在以煤為主的發(fā)電方式就受到非常大的掣肘。我們現(xiàn)在最好的上海微高橋是270克，想一下大多數(shù)都是310克左右。俄烏戰(zhàn)爭之后，有的同志也跟我講，我們能不能喊口號但是不做，不做不行，因?yàn)榻窈笫澜绲馁Q(mào)易要帶著生產(chǎn)產(chǎn)品的能源，現(xiàn)在大家為什么喊綠色能源可再生能源，就在這個(gè)問題二氧化碳指標(biāo)的限制，歐洲先喊，現(xiàn)在美國也在響應(yīng)，兩個(gè)一框起來中國是沒有路子可退的。
在2009年哥本哈根會(huì)議上，當(dāng)時(shí)***總理講，我們總量很大，但是平均到每個(gè)人我們還是比較少的，現(xiàn)在告訴大家我們中國的人均能源的占有量超過了世界的水平，2019年就超過了，二氧化碳排放總量新增70%出在中國，所以中國是沒有退路的一定要做。
習(xí)近平總書記說，我們雙碳的問題是我們自己要做的事，我的理解是這個(gè)方面。我們怎么去做我就不講這些道理的東西，所以中國發(fā)展氫能的目標(biāo)，一是如何把可再生能源做到規(guī)模化或者調(diào)峰調(diào)輔消納的問題，二是如何把煤炭等高碳能源低碳化的問題。所以中國發(fā)展氫能源，我認(rèn)為主要是如何改善中國的能源品質(zhì)，跟其他的國家不一樣。
世界上不缺氫，但是真正現(xiàn)在世界和中國引導(dǎo)交通作為能源的氫0.1%，我現(xiàn)在為什么要講這個(gè)數(shù)字，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在輿論喊綠氫，綠氫就是電氫，成本比其他氫要貴得多，所以大家知道1990年克林頓在美國提出氫能規(guī)劃的時(shí)候，為什么推不下去。因?yàn)闅淠茏兂梢粋€(gè)貴族能源，一般人用不起，我們國家也要盡量避免走這條路，這是氫能的過程，因?yàn)?.1的過程里面我們99%都是用在精細(xì)化工和合成肥料，所以我們今后要走產(chǎn)業(yè)化道路的時(shí)候，我們還是根據(jù)不同氫的用途，再走自己的路子，我們中國是煤制氫為主，歐洲和美國是天燃?xì)庵茪洹?/p>
這個(gè)里面煤和天燃?xì)庵茪溥^程中是二氧化碳的排放，還是降不下來，但是從去年和前年開始，中國的大型煤化工和石油化工都在建CCS工程，以前我們做研究的過程在早期我們認(rèn)為2035年以后中國才大規(guī)模建立。我告訴大家，我們中國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中二氧化碳的問題，現(xiàn)在CCS工程7個(gè)，世界上最大的CCS工程都在中國大規(guī)模建設(shè)。
因?yàn)閲姨嫉闹笜?biāo)已經(jīng)壓到各界地方政府，所以大家從去年前年開始，我們?yōu)槭裁粗茪錈崞饋砹耍F(xiàn)在我們堿性電解槽制氫還有質(zhì)子膜制氫，我們現(xiàn)在講物理氧化物，我做完這個(gè)報(bào)告到另外一個(gè)地方做，另外一個(gè)報(bào)告關(guān)于物理氧化物制氫。
我昨天到上海物理研究所，堿性電解槽制氫用電量實(shí)際上超過了4.5度，平均4.8度，我們固體氧化物電解槽制氫，基本上目標(biāo)是控制在3.1到3.2度，所以把用電量大幅度降低，這是我們?nèi)绾巫龅降统杀靖咝手茪洌澜缱畲蟮幕ぶ茪涔こ蘐opsoe，世界上兩個(gè)做固體氧化物的德國的Sunfire和美國Bloom Energy，都在除了以前發(fā)電方式開始，轉(zhuǎn)向物理氧化物制氫的路子。
儲(chǔ)運(yùn)氫的方式主要是壓縮氣體，以前我們還提出35兆帕，新發(fā)展的根據(jù)北京的冬奧會(huì)運(yùn)行我們調(diào)查的結(jié)果，今后的目標(biāo)還是70兆帕、35兆帕給人的心態(tài)符合不了，等不。所以今后要發(fā)展，下次發(fā)展大家還是由35兆帕開始。
電池應(yīng)該是5年以前，在我們中國講電池很多人認(rèn)為就是質(zhì)子膜電池，因?yàn)楦囮P(guān)系比較大，我們包括上海同濟(jì)大學(xué)在這個(gè)方面推的燃料電池發(fā)展過程中著實(shí)上車的問題，現(xiàn)在很多框，大家也慢慢知道物理氧化物發(fā)電和物理氧化物制氫現(xiàn)在熱起來了。
質(zhì)子膜燃料電池工作溫度比較低80多度，啟動(dòng)快，做交通比較方便，固體氧化物燃料電池工作溫度一般是700度到800度，啟動(dòng)慢但是工作效率要高，現(xiàn)在世界上一次發(fā)電效率超過了60%，我們課題組剛完成的國家正在研發(fā)計(jì)劃，我們是帶來二氧化碳普及的，我們做到了52%。
二氧化碳普及實(shí)際上如果再加一個(gè)二氧化碳普及電力的成本，7%-9%的時(shí)候我們也將近60%，實(shí)際上我跟大家講正么這個(gè)路子是可以走下去了，并不是說我們是做得最好的。所以今后固體氧化物燃料電池不要硬純氫，要粗氫、天燃?xì)獾瓤梢裕越窈筮@個(gè)方面在分布式或者固定式發(fā)電方面，今后有它的作用。
物體氧化物燃料電池現(xiàn)在的發(fā)電方式發(fā)生了改變，它擺到了一些公共綠地里面不占地方，不像我們現(xiàn)在建一個(gè)發(fā)電廠要圈出來，建設(shè)高樓，不燃燒不產(chǎn)生PM2.5。到過美國硅谷的，到了公共綠地里面，很多不知道這是發(fā)電場，這就是新的發(fā)電方式，跟人可以無間隔的親近，這是我們做的模式，剛才講了我們是做了一個(gè)兆瓦的熱供500千瓦的發(fā)電做了示范，現(xiàn)在國家能源國家實(shí)驗(yàn)室把我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)引進(jìn)去了，我們希望在不遠(yuǎn)的將來我們做出10個(gè)兆瓦的裝置。第一個(gè)做分布式發(fā)電，第二個(gè)做集成式發(fā)電，這個(gè)已經(jīng)通過科技部的驗(yàn)收。
關(guān)于氫的問題，我跟大家講純氫安全性的問題，不是中國沒解決，世界上也沒解決。所以2016年美國、日本、澳大利亞提出氫能2.0的問題，大家知道我在這個(gè)地方改過兩次，2.0是綠氨和綠色甲醇。中東的油國就希望有綠色甲醇，機(jī)械部的老部長找到我說，你要支持我搞綠色甲醇，把它推動(dòng)起來，因?yàn)槲覀儑壹状嫉膯栴}20年已經(jīng)講過，后來因?yàn)槲覀兤渌矫娴年P(guān)系一直壓制住到了現(xiàn)在又爆發(fā)出來了，綠氨和綠色甲醇在寧夏、福州都紛紛提出了聯(lián)合體推進(jìn)。
管道摻氫不怕，我就跟大家講，上個(gè)世紀(jì)80年代我們國家推廣大中城市的燃?xì)饣膯栴}，我們是做了很多人造煤氣，實(shí)際上里面含氫量達(dá)到30%以上，我們的管道現(xiàn)在還是安全的，只不過當(dāng)時(shí)的煤焦?fàn)t把我們的煤氣灶堵眼過程，現(xiàn)在我們慢慢的這個(gè)方面都掌握了，所以摻氫的問題就是根據(jù)我的判斷不是很大的，我們做過一些實(shí)驗(yàn)肯定馬上能實(shí)施規(guī)劃，儲(chǔ)氫的問題除了安徽的六安做了一個(gè)兆瓦。
我們存在的問題主要是生產(chǎn)成本，燃料電池的生產(chǎn)比較高，卡脖子工程。我們系統(tǒng)集成才慢慢掌握，但是這三年我今年一年跑了很多的企業(yè)，我自己是做固體氧化物的，但是質(zhì)子膜是我去做的，應(yīng)該是有進(jìn)步的。我們前不久開了內(nèi)部的座談會(huì)，我們跟氫能產(chǎn)業(yè)、燃料電池產(chǎn)業(yè)的判斷，現(xiàn)在死不掉。因?yàn)槲覀儺?dāng)時(shí)一直擔(dān)心新冠肺炎影響，當(dāng)時(shí)做了很多產(chǎn)業(yè)鏈斷的問題，我們也在擔(dān)心這個(gè)，第一個(gè)哪個(gè)企業(yè)說不干，后面的企業(yè)現(xiàn)在都做。第二個(gè)哪個(gè)人不干，后面的人也在慢慢的，已經(jīng)形成了初步競爭的模式。2010年左右電動(dòng)車的味道差不多，現(xiàn)在就是這么一個(gè)契機(jī)，所以大家關(guān)于氫的方面，希望大家還是要有信心的。
大家提出的煤制氫是非氫，把二氧化碳問題解決來了就是藍(lán)氫，藍(lán)氫在世界上是可以交易的。
剛才講了我們現(xiàn)在質(zhì)子膜，像我們有一些電極、碳質(zhì)做得比較好，但是我們的膜跟國外的膜有差距，我們還要攻關(guān)。所以我們做質(zhì)子膜的燃料電池過程里面，前幾年基本上給國外打工。固體氧化物燃料電池我們走得比較慢，剛才講了還沒形成市場，但是技術(shù)我們是自己掌握的，現(xiàn)在我們國家就是怎么提升燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2019年7月份，我在工程院開座談會(huì)，準(zhǔn)備開60多個(gè)人了，來了783人，把工程院所有的會(huì)議室和禮堂都占滿了。當(dāng)時(shí)國家對氫能沒有做明顯的表達(dá)，來了18個(gè)部級干部。到了2019年10月份，中央一句話氫能源是今后未來能源的重要補(bǔ)充，先給大家穩(wěn)定。
去年國家能源局關(guān)于2035的場景規(guī)劃關(guān)于氫能已經(jīng)做出規(guī)劃來了，提出氫能源是中國未來能源的重要組成部分。所以我們從政策產(chǎn)業(yè)慢慢都在治理，國家能源局局長張建華同志隔三差五都要講氫能的問題，他經(jīng)常講就說明已經(jīng)在國家的決策層面已經(jīng)把它重視起來了。
那么我們怎么做，剛才政策引導(dǎo)我們現(xiàn)在在積極做，技術(shù)為本，我們現(xiàn)在比質(zhì)子膜燃料電池這個(gè)方面，我們分工程的板塊不斷的產(chǎn)業(yè)鏈哪些地方我們在做比較，去年開燃料電池的會(huì)議，我們就提出了兩個(gè)包括昨天我一下飛機(jī)為什么到上海物理研究所，因?yàn)樗麄円彩窃诙鄠€(gè)院所研究的問題。我們現(xiàn)在也是想聯(lián)合全國的力量做分工，做其他方面的東西，我們提出兩個(gè)質(zhì)子膜燃料電池，除了我們產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)也做好之后，記住我們工作溫度80度是有問題的，要是定4個(gè)9和5個(gè)9，我們現(xiàn)在提出來能不能定到130度，130度左右氫只要1個(gè)9，1個(gè)9和4個(gè)9成本是大幅度下降的。
第二個(gè)，我們固體氧化物燃料電池現(xiàn)在如何參與到燃料電池的發(fā)展過程，一個(gè)大幅度的降價(jià)，現(xiàn)在一個(gè)千瓦時(shí)，我們現(xiàn)在制造成本平均6萬，我們質(zhì)子膜燃料電池是幾千，我就跟固體氧化物講，再不降價(jià)玩都不跟你玩，所以這個(gè)里面有很多的科技人員和我們的科技力量怎么去攻關(guān)的問題。
區(qū)域協(xié)同2020年大家知道，國家工信部已經(jīng)對京津冀、長三角、大灣區(qū)以及以武漢為中心的中部經(jīng)濟(jì)帶開展燃料電池車的補(bǔ)貼計(jì)劃，現(xiàn)在我們不能像電動(dòng)車那樣。
第二，后面又以山東省為基礎(chǔ)做氫進(jìn)萬家的一個(gè)試點(diǎn)發(fā)行，穩(wěn)妥的去推進(jìn)，包括我們吉林也希望做示范，吉林地區(qū)的經(jīng)濟(jì)不足以在這個(gè)方面做支撐，這個(gè)里面對氫的發(fā)展是要大量的資金注入的。
所以我們就提出2025年如何找到正在引導(dǎo)和局部的示范，剛才講了有4個(gè)計(jì)劃，2035年以前我們希望我們的技術(shù)來逐步的成熟，我剛才跟大家講我們現(xiàn)在墨電極，我們的碳紙，有很多我看過的技術(shù)這幾年在上行，所以我們有信心中國按照目前的發(fā)展趨勢，我們做的規(guī)劃是能完成的。
我們剛才講的新能源，包括上海物理應(yīng)用研究所都提出了做兆瓦級的，所以這個(gè)信息也是很大的，所以這個(gè)方面大家摸到了一些道道，我們認(rèn)為在2050年以前我們的氫能或者燃料電池確實(shí)是能夠?yàn)橹袊碾p碳目標(biāo)做出自己的貢獻(xiàn)。
怎么搞，質(zhì)子膜我們希望2050年以前它的服務(wù)年限要超過4萬個(gè)小時(shí)，大家知道“十三五”期間我們還是5000小時(shí)，電制造的成本300塊錢，如果達(dá)到這個(gè)我們?nèi)剂想姵亟窈笤趺醋兂申P(guān)鍵技術(shù)。
固體氧化物燃料電池，我們希望制造每千瓦時(shí)，我們希望降到1000塊錢左右，因?yàn)槿济弘姀S目前一個(gè)千瓦時(shí)的制造成本1600塊錢，工作的年限10萬個(gè)小時(shí)，10萬個(gè)小時(shí)對我們?nèi)济旱姆?wù)年限它是8萬個(gè)小時(shí)，我們是10萬個(gè)小時(shí)，就是要為我們替代做好準(zhǔn)備。
但是我們告訴大家，我們現(xiàn)在有信心，我們現(xiàn)在做到2萬個(gè)小時(shí)，我們認(rèn)為是有把握的，“十四五”期間替換的過程中，我們是有信心的。因?yàn)楣腆w氧化物大家知道它是陶瓷膜，質(zhì)子膜是有機(jī)膜。
我就講四個(gè)硬場景怎么去搞：
第一，跟可再生能源要結(jié)合在一起，我們現(xiàn)在可再生能源消納的問題，要通過燃料電池或者固體氧化物等制氫的過程把它消納掉，或者說把它調(diào)峰，用天然氣去調(diào)峰，這是第一個(gè)過程我們要做的。
第二，跟中國的石油化工煤化工結(jié)合起來，因?yàn)橹袊目稍偕茉椿蚴突?shí)際上在西部比較多，我們長距的運(yùn)氫是發(fā)不來的，就地消納這是我們做的第二個(gè)，主要是在新疆、寧夏化工基地，榆林化工基地，還有阿爾卑斯化工基地，以及烏海的5個(gè)基地，這是我們消納氫能的就地消納，這是我們做的第二個(gè)模式。
第三，正卡，我們這里講了因?yàn)殛P(guān)于燃料電池進(jìn)汽車行業(yè)里面，有很多的博弈，到底走不走乘用車的問題，你們今天有很多搞電力電池的，國家補(bǔ)貼了20多年，你現(xiàn)在又把它消掉，都是國家的資產(chǎn)，但是重卡沒有爭議。現(xiàn)在我們認(rèn)為重卡可以新增年2000-5000億元的制造產(chǎn)業(yè)鏈。
第四，船舶，有軍事的，有商用的，這個(gè)方面的需求很大，今天早上我跟李司長有個(gè)交流，軍方實(shí)際上比民用的還要更厲害，民用的一個(gè)是油船，第二個(gè)萬噸級以上的，我們認(rèn)為這4個(gè)方面是我們經(jīng)過了消納的主要場所，除了現(xiàn)在的汽車之外，汽車?yán)锩娴某擞密囘€沒有真正算下來。因?yàn)楝F(xiàn)在都認(rèn)為燃料電池車作為乘用車，成本還是比較高。
實(shí)際上剛才講了除了頂層設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)安全體系之外，這個(gè)資金鏈?zhǔn)俏覀儑夷壳肮┏鰜恚F(xiàn)在外面喊的多，做的少，資金的進(jìn)入比較少，去年在新冠會(huì)議期間，國務(wù)院專門讓我跟銀行家講了半個(gè)小時(shí)，他們一個(gè)人講7分鐘，要我講半個(gè)小時(shí)，就說明一個(gè)導(dǎo)向，金融資本怎么進(jìn)燃料電池，還有國有資本、央企的進(jìn)入。
今天上午我們看到付總裁他們都來了，央企都在慢慢的進(jìn)來，還要建立起氫能的基礎(chǔ)設(shè)施或長期攻關(guān)的一個(gè)機(jī)制。
我講完了，謝謝。
（以上為演講內(nèi)容記錄，嘉賓未審閱）
相關(guān)閱讀：
驗(yàn)證碼：
