[汽车总站网 www.chianautoms.com欢迎你]
顾大钊院士：国家能源集团氢能技术与产业发展实践及思考
为有力推进我国氢能产业高质量发展，中国石化于2020年7月24日邀请国内氢能领域顶级院士、专家举行“结构氢产业，谋划氢未来”氢能发展战略研讨会。
本次研讨会对氢能发展现有问题把脉问诊，为氢能未来发展献言献智，将为推进中国石化构建“一基两翼三新”发展格局、打造世界领先洁净能源化工公司和促进我国氢能产业科学发展、健康发展、高质量发展提供咨询、把握方向。
中国工程院院士，中国工程院能源与矿业工程学部副主任，国家能源集团科技委常务副主任顾大钊在会上做了主题演讲，内容如下：
尊敬的玉卓院士、苏院士、马院士、各位院士、各位专家大家好！非常高兴今天参加这个研讨会，我本身不是搞氢能的，所以不是氢能方面的专家，但是会议让我发言，我想就给大家汇报一下国家能源集团在氢能技术和产业方面做了哪些事，另外还有我们一些思考。我今天汇报的题目是“国家能源集团氢能技术与产业发展实践及思考”。
汇报分四个部分;
第一部分，国内外氢能发展形势。
我们知道进入21世纪，特别是近几年以来，氢能应该说在全球发展中跃入一个新的阶段，欧美日韩等加紧战略布局，现在大家都把氢能认为是实现能源转型的重要路径，通过氢能实现能源转型、实现产业转型，欧美日韩加快了氢能的顶层设计，制定了氢能的发展战略和路线图。国际氢能委员会他们不仅积极介入研究而且参与氢能方面的投资，他们与欧洲投资银行签署协议促进加速大规模氢能项目的部署。日本的氢气供应和利用技术协会为了保障日本氢能稳定的安全供给，他们做了三方面的工作：
第一，进行技术研发，他们设有氢能技术研发中心，通过参与NEDO项目从事加氢站相关技术开发；
第二，非常重视标准制定，通过ISO/TC197国际标准化组织氢能技术委员会参与国际标准协调和国际标准化工作；
第三，全力支持加氢站等基础设施的建设，通过需求调研和安全性研究支持商用加氢站充装站并提高其可靠性。
国际的一些主要的机构包括电气和电子工程师协会、国际标准化组织、国际电工委员会、美国机械工程师协会、自动化工程师协会等都积极地介入和推进氢能产业，特别是国际标准化组织他们设有氢能技术专委会，全球氢能技术标准已经超过200项，标准涉及到氢能的制备、储存、输运、加氢站、燃料电池、安全等等各个方面。
近期欧盟对氢能特别关注，近期发表了氢能战略，提出到2050年，在可再生氢能方面总的投资要达到1800-4700亿欧元，这里面说的是“可再生氢能”，事实上就是可再生能源发电，然后电解水制氢，所以欧盟对这方面看得很重，具体分三个阶段：
第一，从现在到2024年，支持欧盟安装至少6吉瓦的可再生氢电解槽，生产多达100万吨的可再生氢；
第二，2025-2030年，氢能必须成为欧盟综合能源系统的内在组成部分，欧盟至少要有40吉瓦的可再生氢电解槽和多达1000万吨的可再生氢生产；
第三，2030-2050年，可再生氢技术应该达到成熟，并在所有难以脱碳的部门大规模部署，累计投资1800-4700亿欧元。
应该说它的规划还是相当宏伟的，我们应该关注这里面提的“可再生氢能”。
美国能源部宣布拟在五年内向H2@Scale计划投入1亿美元，支持两个由美国能源部国家实验室牵头建立的实验室联盟，以促进氢能技术的研发和产业化。
国内刚才几位院士都介绍了，国内这几年氢能产业应该说很热，包括北京、上海、山东、广东、湖北、河北等地方纷纷依托自身的产业基础和资源禀赋发布地方氢能发展规划，并先行先试推动氢能及燃料电池产业的补贴扶持政策，现在已经有8个省市级做出了规划，地市级规划近30个。右边的图是加氢站的图，实际上加氢站是非常有显示度的氢能的基础设施，现在从加氢站的数量来看2016年以后国内速度加快，到今年的7月我们国家累计建成加氢站76座，投入运营的有52座，从区域来看主要集中在大湾区和长三角，最多的是广东，他们有15座运营，17座在建；上海有8座运营，14座在建；江苏4座运营，8座在建；山东5座运营，3座在建，从这个图可以看出经济发达地区对氢能推进的力度要大，这个应该和我们经济发展程度还是有关系的。
第二部分，国家能源集团氢能发展概况。
国家能源集团是2017年11月挂牌的，原来由神华集团和国电集团合并重组的，现在我们叫有八大业务板块、35万职工，总资产1.8万亿，和董事长这边比还少，2019年世界500强排名107位。2019年1月被列为“创建世界一流示范企业”。
集团提出“一个目标、三型五化、七个一流”发展战略。一个目标，建设具有全球竞争力的世界一流能源集团；三型，创新型、引领型、价值型；五化发展，清洁化、一体化、精细化、智慧化、国际化；七个一流，安全一流、质量一流、效益一流、技术一流、人才一流、品牌一流、党建一流。这些都和氢能有着密切的关系。国家能源集团氢能发展基础。
国家能源集团的氢能发展是当时玉卓董事长在的时候提出来的，在这方面我们一直积极往前推进。国家能源集团还有专门的氢能公司，刘小奇董事长是国家国防能源投资公司的董事长，刘玮总是氢能公司的领导，所以国家能源集团对这方面应该说还是积极地往前推进的。我就想国家能源集团为什么要搞这个，可能和我们集团所处的行业相关，因为国家能源集团很多产业应该说和氢能互补性非常强，可以实现协调发展。总的说氢能是集团公司耦合传统矿石能源清洁化和可再生能源规模化的一个重要媒介。比如说我们的煤炭产业，煤可以制氢，氢可以为矿山机械提供动力，所以它们是可以相互耦合的。我们的发电包括火电以及其他的，我们的负荷在低谷时候可以把电变成氢，当负荷是高峰的时候可以把氢再变成电。化工同样是这样，化工可以提供副产氢，氢又是化工的重要原料。风电、水电，现在看来可再生能源发电废弃的情况还是很严重的，所以我们的风电、水电、光伏现在第一步就是在弃风、弃光、弃水的时候先变成氢。我们的运输、铁路、航运、港口事实上都是可以作为氢气或者氢能运输的工具，然后氢能又可以为我们的铁路、航运、港口等提供相关的特种装备、特种车辆的能源，剩下的氢还可以进入终端市场，这是集团发展氢能的一个重要的依据。
另外从具体量上来说，集团的氢能资源还是有优势的，一个是氢的来源比较广泛，成本相对比较低，另外碳足迹相对也比较低。比如我们现在是风电和光伏发电装机规模超过3800万千瓦，水电装机超过1800万千瓦，所以拥有良好的可再生能源制氢的基础。仅仅刚才说的关于水电弃水的资源，我们有一个叫“国电大渡河水电”，就这一个水电站2018年弃水电量达到120亿度，所以说非常有潜力。
再一个是煤制氢，集团的煤制氢能力非常的大，年超过400万吨氢气，已经具备能供应4000万辆燃料电池乘用车制氢的能力，但是大家知道化石能源制氢，特别是煤制氢碳的问题，大家一直在考虑，所以我们前几年成功示范了30万吨的二氧化碳封存的项目，就是CCS，每年封存10万吨，搞了三年，应该说对CCS整个的技术流程，核心的技术和装备都应该是掌握了，现在还一直在进行观察，特别是探测二氧化碳在地层以下，因为我们注了盐水层一千多米，在里面怎么渗透、怎么运移的。现在CCS我们做下来从技术上没什么问题，层本还是比较高，但是我们第一次做，规模向比较还小，如果规模增加之后再加上技术逐渐成熟，成本一定会降下来，但是到底降多少还需要进一步研究。
所以根据这个情况，国家能源集团确立了氢能发展的定位和思路。首先是确立了氢能供应链的发展定位与思路。总体的思路就是要集中在两个方面，一个就是核心技术，当然包括有关的装备。核心技术的研发和产业链整合相结合。产业布局在制氢、氢储运、加氢基础设施、燃料电池系统集成、终端利用等方面。现在制氢还是三个方面：煤制氢、可再生能源制氢、化工副产氢。在氢的储运、加氢方面基础设施也要涉足。对燃料电池系统的集成到终端利用，因为氢有了之后一条路是通过燃料电池然后分布式发电，还有车用动力，另外就是工业氢用户，有一个总体的思路。主要还是集中在核心技术装备研发和产业链整合。
围绕集团的产业优势初步形成了全国性的氢能项目的布局，图上列的红的是张家口和如皋是已经在建和建成的项目，其他的是规划中的项目。我们在如皋建成了国内第一个纯天候商业运营的加氢站，是中国首先个35兆帕、70兆帕国际标准的加氢站，占地面积2583平米。加氢机是35兆帕的1台，70兆帕的1台。总的储氢能力大概600公斤，每天加氢能力大概是1000公斤，项目建设期是2019年11月已经建成了，是国内第一个行政审批完备、完全市场化开发、全天候、数字化的国际标准商业加氢站，建的还是不错的。
对氢能科技方面研发，一个是要重点聚焦氢能的供给侧，在这方面我们有优势，主要是氢气的纯化、氢气的品质、加氢站等领域。首先是可再生能源、水电解，得出氢以后，氢气品质要提高、要保障。另外就是化工副产氢和用碳捕集技术以后的煤制氢，这里面也要进行氢气的纯化，有高回收氢气的纯化技术，有了氢之后就是氢的储和输，特别加氢站系统的装备主要是35兆帕、70兆帕的高压气氢和液氢站，然后是35兆帕、70兆帕的加氢机、加氢站的控制系统、压缩系统等等。目前在这些方面已经拥有了30余项发明专利。
在科研研发方面把标准制订和国家项目的研发作为两个抓手。一个是标准的制订，我们主持和参加了国家和团体标准的制订，这里面已经加氢站有两项国家标准修编工作；加氢站通用技术要求和加氢机；商用车用氢气加注技术要求；氢气加注通用技术要求等，因为我们觉得氢能产业从长远来讲技术标准是非常重要的，而且我们在这些方面是非常短缺的。
另外是积极参加国家的科技项目攻关，主要是在可再生能源与氢能技术专项里面，2018年承担了一个国家项目，大规模风/光互补制氢关键技术研究与示范；2019年承担了三个国家项目，燃料电池车用氢气纯化技术、70兆帕加氢站用加压加注关键设备、加氢关键部件安全性能测试技术及装备，把国家标准制定和国家项目研发作为两个标准。
这是一个国家项目，大规模风/光互补制氢关键技术研究及示范，示范地点在张家口，主要包括风光耦合发电、制氢、储输氢、用氢。风光耦合这个项目制氢，因为风和光各有优势，光伏白天太阳好的时候有电，夜晚电就少了，风也不是白天晚上都有风，这两个组合起来互补，可以使我们发出来的电稳定性更好一点。现在建成了2兆瓦光伏、99兆瓦风电互补的制氢系统，产氢量每个小时可以达到1000标方，制氢站储氢量大于1000公斤。示范35/70兆帕固定式加氢站1座，70兆帕移动加氢站1座。集成风光氢系统多能源监控中心，实现了风光耦合制-储-输-用氢一体化，主要是服务2022年冬奥会。
第二个项目也是一个国家项目，是燃料电池汽车用氢气纯化技术，因为燃料电池长远来讲是氢最大的用户，但是燃料电池对氢的品质有严格的要求，要求氢特别纯，这个项目是由集团公司的低碳院牵头、中石化石科院牵头课题四。主要是打造氢气规模化定向纯化技术、分析检测技术和杂质管控技术三位一体的氢气全周期品质保障技术体系，实现燃料电池车用氢气纯化技术规模化及全周期品质保障。刚才说的三位一体，燃料电池车用氢气纯化技术，包括杂质与材料作用的机制、定向纯化材料的开发、系统工艺优化、关键装备开发；第二是分析检测技术，包括全流程分析体系建立、痕量杂质的分子鉴别、痕量杂质在线分析；第三是杂质的管控技术，包括杂质迁移规律研究、全周期品控平台、品控策略。
第三个国家项目是35兆帕和70兆帕的加氢站技术，这个已经成功开发出35兆帕的加氢站控制系统，以及在如皋加氢站和佛山等地5个加氢站应用，申请和授权专利30余项，牵头国标制定两项，参加国标及团标制定5项，主要是组织攻关加氢机、压缩机等关键装备。这也是一个国家的科技项目，叫科技冬奥项目，正在申报中，国家能源集团的低碳院和中石化销售公司组成了申报国家科技部“冬奥专项”-“氢能出行”的国家项目，主要以燕山石化的副产氢和张家口可再生能源制氢为源头，构建35兆帕和70兆帕氢能供应网络。
这个项目包括五个课题：
课题一，氢能出行的规划，冬奥交通需求预测及交通规划技术研究；
关键技术开发设了三个课题：包括：课题二，高环境适应性燃料电池车辆技术；课题三，多车型适应性快速加氢站技术；课题四，氢能供应及燃料电池车辆安全技术及测试技术开发；
课题五，“氢能出行”综合示范技术。
下面我汇报一下中国氢能联盟发展概况。
中国氢能联盟是2018年1月成立的，现在共有常务理事单位21家，理事单位32家，会员单位20家，合计73家。基本上覆盖了国内氢能与燃料电池领域主要的国有企业、重点高校和科研院所。这个主要是提供一个国家级平台，聚焦在智、圈、测、孵四个方面。“智”是智库的咨询，为政府制定氢能源及燃料电池发展战略和实施路线图提供咨询；“圈”是形成产业生态圈，主要是大数据平台支撑联盟成员产业创新，推动全产业链应用示范；“测”主要是标准-检测-认证平台，参与氢能、燃料电池装备制造机应用技术标准制定；“孵”是孵化和并购，联盟所属产业链领军企业为基金业务提供了优质项目库。
主要聚焦智库建设，定期发布产业白皮书《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，每个月有信息简报还有其他的出版东西，同时承担国家有关的研究课题，我们已经承担并完成了国家能源局的《氢能产业专题研究》，正在研究的是国家能源局的《氢能产业发展及其技术装备创新支撑研究》。
同时氢能联盟积极组织相关的活动，包括“与氢同行”和国际合作，2019年7月和11月，联盟分别组织30余家成员单位赴福建福州、四川成都开展“与氢同行”投资考察，同时加强国际合作，与国际氢能委员会等国际机构建立起紧密关系，推动形成氢能国际合作新局面。包括国际能源署、国际氢能委员会、国际氢能协会等，我们觉得以后还应该加强国际方面的合作，因为在这方面国际有很多值得我们学习的东西，特别是在技术、装备、标准等等方面。
最后简单汇报推动氢能产业高质量发展的思考。
第一，加快核心技术攻关，稳妥推进工程示范。
1，我们的国有企业特别是央企影响对上下游关键核心技术进行攻关，完善技术创新链条。现在看来我们的氢能搞的比较热，但是国企特别是央企的介入还不够，希望有中石化这样的龙头企业加入就好得多。像中石化、国家能源集团这些央企一定要介入关键技术和装备的研发，这确实是必须的。不然的话很担心过了若干年之后我们就变成了一个市场，核心技术、装备、标准还在人家手里面。以前我们国家有很多产业是有教训的，这次是给我们提供了一个机会，我们基本上是在相同的起跑线上，所以我觉得一定要加大关键核心技术装备的攻关。刚才彭院士也说了，玉卓董事长也说了，中石化在这些产业链上的关键核心技术和装备都应该有非常巨大的优势，特别是制氢，应该说现在一个是可再生能源制氢，核心就是电解槽。现在我们用电解水制氢，理论上50度电可以搞出一公斤氢来，但是事实上要比这个高，事实上就是技术装备，如果能把它降下来，成本就降下来了。
第二是关于化石能源制氢，化石能源制氢很便宜，特别是煤制氢，6毛、7毛钱一方，但是CCS是一个问题，我总觉得在CCS方面我们还要做进一步示范。原来玉卓董事长带我们做那个30万做得很好，但是现在看来那个账算成本还比较高，但是因为那是第一个，规模又有限，所以应该想方设法，这个只有央企能做，就是把CCS的技术经济性一定搞清楚。可以不大规模推，但是到底多少成本这个可能是一个必须做的事。
另外关于储氢、运氢，不主要是高压凝氢的容器吗？这一点对中石化应该是强项，我们石油行业、化工行业都是有优势的地方。还有加氢站，和我们加气、加油结合在一起，包括管道，这里面有很多工作可以做。关于燃料电池刚才彭院士讲的很好，我觉得燃料电池也还是缺乏央企介入，因为燃料电池本身是个技术密集性的工程，如果没有央企的介入，进展一定会慢很多，央企在这方面的优势就是人力、财力、执行力，把这几个结合在一块儿，我们没有攻不下来的东西，包括催化剂，这是石油化工很关键的东西，是我们的拿手好事，可能有点不一样，但是原理是一样的，所以这方面要加大力度。
2，要稳妥推进氢能项目的示范，避免低水平重复建设和系统性风险，这个也是要值得关注的。现在总的来看市场还处于萌芽期，根据业内的预测，2050年氢能终端能源消费占比目标10%，现在看来要实现这个目标还有一个较长的时间距离，一个是它的产业，到时候主要还是交通，然后是化工、工业和建筑等等，所以我们要积极，但是要稳妥，这是我们第一个思考。
第二，低成本低碳制氢还是可持续发展的关键。
怎么把成本降下来，这里面还要受碳的约束，刚才讲欧洲、日本在这方面做了很多的工作，现在看来可再生能源制氢以后长远来讲是一条路子，很可能这条路会越来越宽，我们国家风能主要是“三北”地区最丰富，可再生能源太阳能是西北地区最丰富，水能是四川、云南最丰富，怎么考虑这个总体的布局。化石能源制氢煤炭主要分布在晋陕蒙宁、新疆、黄淮海区和西南区，天然气主要分布在中部。现在氢源如果能把成本降下来，后面很多事就好办得多。我们集团下面有个大渡河水电，左边的表是2015-2018年水电站弃水的电量，2017年120亿度，2018年125亿度，稍微好一点，还是100亿度以上，一个水电站就弃水这么多。现在正在做研究，到底制氢是在水电站的就地制然后把氢输出去，还是把电输到成都，成都在建氢能城市，这都需要研究，但是不管怎么说，这100多亿度电的弃用是很可惜的，它的成本一定很低了。
第三，要围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，要在这种情况下推动我国氢能产业迈上全球价值链的中高端，所以要加强产学研用协同攻关，打通基础研究、关键技术、装备制造、工程示范创新链。要组建央企国企创新联合体，上中下游产业链协同，围绕产业链布局科技攻关，形成创新合力。右边的图是中石化和我们集团签的战略合作协议，我觉得这里面应该把氢能作为一个很重要的合作领域。
最后，还是要发挥各自企业的优势，携手各方共同推进燃料电池山野化与氢能的产业化。
我就说这么多，谢谢。
[汽车总站网 www.chianautoms.com欢迎你]
