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中国工程院院士干勇:2050年氢能时代到来,产业

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  • 2018-01-31 16:56

以下是中国工程院院士干勇发言全文。

中国工程院在十多年前提出了氢能社会的概念,我们对世界科技工程发展趋势进行了一系列讨论,第一就是能源体系。凡是工业化国家,能源体系的建立非常重要,而中国的能源禀赋不好,所以结构上有些问题。比尔盖茨两次到工程院不谈计算机,全部谈能源,认为十三亿人口对整个地球的二氧化碳贡献率太大,而且还有印度的十二亿人口,所以能源今后必须要有变化。

化石燃料时代向绿色能源时代的转变是必然的,主要是两个转变:一个是化石能源消耗向绿色能源再生转变,另一个是从高碳燃料向低碳燃料转变,所以本质上是燃料的加氢减碳过程。全世界的电源40%是煤炭,而中国不一样,中国70%是煤炭,核电占2%,太阳能占4.7%,风电占9.3%,水电占20.2%,2016年用电量达16.5亿千瓦,所以可再生能源的努力方面,中国政府成了全世界的动力站。

2012年到2015年我国可再生能源的投资大大超过美国,约为3150亿美元,同期可再生能源容量变化占到全世界的44%,达到177GW;2016年发展速度相比2017年更快。欧共体的统计显示,今后中国每个小时安装2个风电机组、7000个太阳能电池板,到2020年的增长速度是272%。欧盟的发展只是我们的零头,因为他们的发展已经很快了,每年增长20%,我们将会达到272%。

风电和光伏的问题在于其不可预测性,所以肯定要储能一部分,不可能全部上网。氢能具有投入成本低、环境友好等特征,而且可以永久储存、传输到任何地方。人类每一次的能源变革都是提升减碳加氢、提升能量密度的过程。古代烧木材能量密度只有每公斤0.13兆焦,现在标准煤、天然气直到氢气,能量密度最高达到了140兆焦,应该说氢能源是非常理想的清洁能源,但属于二次能源,所以关键是要降低成本,而且技术路径要重新设定。

氢能的重要作用是可再生、高能、高效的能量载体,存储转换非常自如,而且是零排放。现在整个央企已经开始行动,特别是以神华国际能源投资集团在氢能和燃料电池领域做了四个方面的大布局:明确了可再生能源制氢的任务,包括投入氢气运输、存储和加速的各种装备的基础建设,也包括燃料电池,但他们的目标不是发展燃料电池,而是支持下游用他们的氢发展燃料电池,自己只是参股。现在最低成本的氢是0.77元/立方米,0.87元/公斤,大大低于国际上的平均制氢成本,也是非常便宜的。

氢能将成为传统能源的核心,有助于实现规模化的愿景,打造一流的清洁能源供应商,整个产业链已经显现。产业化途径、模式、方向,包括商业模式都已经开始了,可再生能源制氢也好、煤制氢也好、各种制备出来的散氢都要集中起来,这是一个大的产业链。不光是氢能源电池利用,包括分布式发电、二氧化碳合成的化学用品等等。发展氢能产业是能源结构调整和产业结构转型的必由之路,人类必须向这条路上走。利用氢能,人类社会的生产发展方式可以发生一个很大的变革,获取方式多元化,所以成本正在变得越来越低,下游使用的当然是燃料电池。

2020年到2050年,我国的风电和光电的装机容量非常高,达到2-4亿千瓦,但是上网率再怎么提高也有20%,需要储能。如果要把这些消化掉,需要建将近400座储水水库,破坏生态、成本巨大。如果我们用电和氢来做储能的载体,这将是投资成本低、环境适应强的一种方式,推动了燃料电池汽车、分布式发电、热电联供和无人机等领域,所有装备都使用氢能,氢动力将成为一个主动力。欧洲率先开始了可再生能源制氢,用天然气管网进行运输,最大的运输量是20%。天然气管网当中运输密度不一样,出来以后再吸附,完全可以把它分开。当前全世界都开始注意到了氢能的发展,也成为了国家能源战略的重要组成部分,而且燃料电池技术趋于成熟,步入了商业模式创新与批产阶段,也要感谢一直致力于燃料电池工程化、产业化的国外企业,他们重视氢能源电池的开发推广应用,电池产品的出货量加速增长进入商业化阶段,分布式发电也小规模商业化,特殊用途的燃料电池早期市场已经开始形成,这些都显现出了氢能利用的产业链开始壮大。

刚才说过,我们的条件非常好,因为我们的光伏风电规模大,所以我们的储能上不了网的部分就可以用于制氢。而且我国风光资源与天然气的管网匹配性好、容量大,所以很厉害。我国在家电、发电制造的产业规模均居世界首位,这为发展燃料电池分布式供电提供了巨大的市场和产业基础。煤制氢的水平和国外完全相当,而且制氢规模居世界首位。2012年我们的制氢量达到1600万吨,相当于8000万辆燃料电池汽车的消耗量,系统储氢能力也会上来。




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