编者按:目前,我国氢能处于重要发展期。据预测,2030年产业产值将突破1000亿元,长期看氢能市场规模巨大。在此背景下,中国电动汽车百人会作为国家在汽车与出行领域的第三方智库和跨行业、跨学科、跨部门的产业平台,为推动氢能产业、解决行业中出现的问题,召开2019氢能产业发展创新峰会。
2019氢能产业发展创新峰会(HIDIS2019)于9月22日在山东大厦召开。
HIDIS2019以“探索氢能产业应用 发展绿色低碳经济”为大会主题,包含一场高层论坛、三场主题峰会,分别为“打造低碳氢能产业,实现新旧动能转换”、“中国氢燃料电池汽车商业化进程与路径”和“氢能产业投资机会与未来”。大会就氢能当下发展的政策环境、标准体系、示范运营、技术研发等多个方面进行梳理、交流与研讨。
在22日上午的“探索氢能产业应用 发展绿色低碳经济”全体大会上,工业和信息化部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中发表了主题演讲《科学把握、合理选择制氢工艺路径》。
李毅中表示,制氢要把环保作为先决条件。业界要关注氢气的来源,寻求环保经济可靠的氢气制备途径。他认为:灰氢不可取,蓝氢可以用,废氢可回收,绿氢才是方向。
同时,李毅中强调,在氢能的全产业链中,氢的安全保障是社会关注的第一热点,始终要把安全放在首位。
以下为李毅中发言实录:
我的发言主题是“如何以环保、经济、安全高效的方式来实现氢能供给”,包含两个问题,一是当今获得氢源的几种途径,二是如何评价不同制氢的路径。
第一个是如何评价获得氢源的几种途径。氢能产业链包含制备、储运、加注、应用四个环节,后三个环节都取得了进展,工艺和设备自主可控,尽管还有很多关键技术尚待突破,但是取得了很大的进步,这些燃料电池已经开始产业化应用了。但是对氢气的研究不够,自然界没有氢源,氢气是二次能源、二次制备。制氢是个老话题也是个新话题,氢气经过燃料电池转化为电,开辟了新动能、产生了新需求、也伴随着新问题,因此,需要认真的研究,科学的把握。
一般的说,制备氢气有几种途径。
第一,化石能源制氢,包括了煤,天然气,石油,一般不是以氢气为最终产品,而是把它作为一个原料进一步生产化工产品,或者用于深加工来提高产品的质量和收入。煤炭工艺含氢很少,只有2%或者5%,以高分子形态存在。用煤制氢,主要是用生产水煤气的方式来产氢,同时又伴生了一氧化碳、二氧化碳。如果把氢作为目的产品,不可逾越的问题是二氧化碳怎么办,生产1公斤的氢,要伴生5.5公斤到11公斤的二氧化碳,作为温室的二氧化碳绝不允许大量排放。二氧化碳排放导致气侯变暖,这是全人类的灾难。现在二氧化碳的普及应用尚在实验中,并没有产生,期待科技攻关,因此可以说在当下的技术条件下,虽然化学能源制氢技术是成熟的,但是路径并不可取。至于用甲醇制氢,同样会伴生7倍的二氧化碳,而且甲醇是用煤制得来的,不能本末倒置。近日,世界能源理事会把这种伴有大量二氧化碳排放的氢称为“灰氢”,把二氧化碳通过捕集、埋存、利用,从而避免了大量排放的氢,称为“蓝氢”,显然灰氢是不可取的,灰变蓝才可以用。二氧化碳不能大量排放,要尽快攻关,二氧化碳捕捉、利用、封存,能够坚定产业化。
第二个制氢的方式,是工业副产氢气的回收提纯利用,氢气是石油化工宝贵的资源,通过加氢处理,这些工艺可以提高产品的质量和收益。据我知道,石油化工行业,对于副产氢基本做到了能收尽收、能用尽用,即使有少量还不能回收的,也混入燃料气,作为燃料使用。从尾气中回收的氢气,是不是有较多的余量外用需要研究、协调、平衡。另外工业副产氢是焦炉气,副产焦炉气和煤焦炉气等等。焦炉气就是把煤里面含有的氢释放出来,不是水煤气产生的方式。焦炉气含氢60%,其余是甲烷,甲烷是第二个最厉害的温室气体,第一是二氧化碳,不能放空。通过处理提纯到99.99%的氢纯度,因为有害杂质进入燃料电池就导致焦炭严重过剩。就煤焦化而言,储产品是焦炭,主要用于炼铁,大概1吨铁要0.4吨的焦炭,准确的讲0.34吨,去年全国的产量是9.3亿吨、焦炭4.4亿吨,这4.4亿吨焦炭主要是给钢铁行业用的。如果把焦炉气作为主产品,盲目的扩大能力,就会造成焦炭的严重过剩,炼焦本身就是高污染,要防止产能过剩。
第三,电解水制氢,洁净“绿氢”是方向。需要研究的问题,一是耗电过高,要大量的减少电氢水的耗电,提高制氢的效力。二是生产清洁电源,要用风电、用水电、用清洁能源去电解水,如果用火电去电解水就没有意义了,建分布式电网,火电不能混入。三是利用弃水、弃风、弃光,三个电量是可能的。减少三弃可以摊薄总发电企业,这需要政策,对发电企业来讲,三弃少了,总成本就降低了。是不是能把所谓三弃的电很便宜的给予电解水?电解水企业也要核算。
综上所述,希望业界在治理燃料电池攻关的同时也要关注氢气的来源,寻求环保经济可靠的氢气的制备途径。至于其他方式制氢,比如核能制氢、太阳能制氢、生物制氢,这些还在实验室研究之中,真正成功产业化,恐怕还有很长的时间。氢气的制备,要与储存、运输、加注、运用协同,产业链要协调发展,落实了氢源,才能使整个产业链成为有源之水,有本之木。反过来,氢源不落实,那就是无源之水,无本之木。
第二个问题,制氢的选择要保证安全性、能效性。
制氢路径在工艺成熟可靠的基础上,要科学把握它的特殊要求,环保性前面已经说了,“灰氢”不可取,蓝氢可以用,废氢可回收,绿氢是方向。对于经济评价、安全评价、能效评价,也应该高度关注。经济评价包括了购车、能耗、维修养护等多方面,我今天就谈谈制氢的能耗评价。对于已有的各种制氢工艺技术的成本,有不同的数据,我也看到很多各种不同的制氢路线的成本,总的看是估低了。每公斤氢气的生产成本,在合理的原材料价格和电价的前提下,要合理的选取。煤制氢一公斤是10块钱,天然气、石脑油、重油、甲醇制氢每公斤是17元,副产氢回收21元,电解水30元。
在成本价的基础之上,要注意几点:一是计算氢气的完全生产成本,应该包括折旧,税金,人工费,以及各项费率,比如财务费用、销售费用、管理费用,还有制氢厂的合理利润,从而形成经济的出厂价。二是计算氢气的储存,运输和加注的成本,加氢站和制氢厂有距离,运输、储存、加注也需要成本,也需要税费,也要一定的利润,从而形成燃料电池车用氢的零售价。用这个完整的市场价,与汽油的市场零售价,与相应电价加充电站的费用相比才公平合理。我看到一些论文,用氢的成本价和汽油的零售价去比较,这个不公平也不合理,现在汽油的零售价中40%是税,直接用氢的成本价和汽油的含税零售价比是不合理的。因此要提出相应的政策支持和要求,国家应该减税、免税、应该给补贴,这是合理的,也是合情的,实际上也应该这样做。我们相信,随着制氢工艺设备的改进和完善,氢气会有较大的降价空间,已显示其有竞争力的经济性。还有比如现在有使用小型电解水制氢的装置,与加氢、加注的设备合一,加氢站自己有个小的电解水制氢的装置就可以减少储存运输的成本,氢的价格就可以低一点。
用氢的安全、保障,不能不是社会关注的热点第一。采用安全可靠的技术装备,可以提供制氢、储运、加注和用氢全产业链的安全保障,这一点不能质疑。我们现在的技术和装备是可靠的,能保证氢产业链各个环节的安全,今后会更安全。但这并不意味着可以改变氢气的自燃属性,氢气易挥发,其爆炸期限很宽,4%到75.6%,仅次于乙炔。我们可以用技术装备保障它的安全,但是不能替代使用安全,我们不能改变氢的自燃属性。我呼吁,在氢气的全产业链中,都要把安全放在首位。
至于用氢的效能,一是要考虑制氢的效率。所产氢气的单位热值作为分子,制氢过程中单位能耗作为分母,这两个的比现在的水平大概是60%,这太低了,要提高制氢的效率。二是期望提升氢气用在乘用车上的能效性,乘用车百公里耗氢1kg,电解水制氢1kg耗电56KWh,而电动乘用车百公里耗电15 KWh-20KWh,一对比就明显看出现在的水平还很不够。燃料电池乘用车的性能要进一步提升,使百公里耗氢有较大的下降,同时大力减少电解水的耗电,这样才能显示较好的能效性。
积极发展节能与新能源汽车是必然的趋势。我国2012年经科技部和工信部组织业界讨论,确定了新能源汽车的技术路线,制定了节能新能源汽车的规划。新能源汽车包括了纯电动车、混合电力汽车、以及燃料电池汽车,电动车的产量、保有量中国都占全球一半,电池电机电控都接近或者达到了国际的水平,充电桩建设也相应加快了,已经由培育期进入了成长期,电动车业界的努力现在很不错了,但是还有很多问题没解决,要加快技术创新,要坚持不懈努力,推动燃油车的替代。燃料电池车的研发、研制也取得了进展,它适应用客车、货车,有特定的应用场景,更显它的优势。比如它的工艺制造、续航能力、充气时间短、低温起动性好等,可以成为新能源汽车大家族中的重要成员,有良好的发展前景,但是需要全盘考虑、缜密规划、攻坚克难、有序发展。科技决定未来的能源,氢能源的科技攻关还要加大力度。新能源车、电动车、还有燃料电池车,要梯级发展,防止顾此失彼,要靠科技开发,加快研发研制和产业化。谢谢大家!