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对我国发展氢能产业的几点思考

2020-03-23来源:清佰华通

H2氢能

产业发展并不是简单的过程,是政府和市场的力量共同推动的结果。政府在权力、行为能力、职能上受到法律的约束和限制,其对产业的贡献更多的在于为市场经济的稳定运行提供良好的市场环境,建立相对健全的法制环境,保护产权,维护市场规则和市场秩序。而新兴产业充满着不确定性,作为市场主体的企业通过创新不断地创造出新的产品、新的技术,并由此推动产业发展。因此有为的政府和富有创新精神的企业是我国氢能产业发展的主要驱动力。

制定氢能发展战略,协调政策引导产业科学发展

我国氢能发展与发达国家存在差距,尚未在国家层面制定具体的氢能战略规划、政策协调不足。尽管国家有关战略规划已从战略层面将氢能与燃料电池及其上游的新能源和下游的燃料电池汽车等纳入其中,为我国氢能发展提供了巨大发展空间,但相关政策内容散落在涉及能源、新能源汽车等多个领域的政策法规中,存在技术路线、目标、任务、措施等不明确或关联性不强的问题,尚未形成能引领氢能发展的综合政策体系,缺乏具有操作性的实施方案或细则。当前行业发展如火如荼,亟待加强氢能与燃料电池产业顶层设计,引导氢能产业科学发展,因此建议:

确定牵头组织管理主管部门。建议国家发改委牵头成立“国家氢能与燃料电池战略专家委员会”(以下简称‘国家氢能战略专家委’),加强我国氢能与燃料电池战略的研究编制、组织实施、技术决策、政策协调、评价考核以及风险防控等。

加快制定国家氢能与燃料电池发展战略规划。由国家氢能战略专家委配合国家氢能战略主管部门以及能源、建设、交通、安全等部门联合研究制定《国家氢能与燃料电池发展战略规划》,将氢能纳入国家能源体系。明确目标、统筹部署,配套统一协调的科技投入、财税补贴、产品准入、行业对接、创新创业政策法规体系,建立动态高效的组织实施机制。

联合制定国家新能源基础设施建设指导意见。针对我国新能源与新能源汽车战略统筹不足,新能源汽车示范推广中显现的能源基础设施建设不足、不合理等问题。由国家氢能战略专家委配合国家氢能战略主管部门、国家新能源汽车示范推广机制四部委以及能源、建设、交通、安全等部门联合研究制定《新能源汽车能源基础设施环境建设指导意见》,统筹建立我国氢电互动的新能源汽车充电、加氢网络。

建立融合创新机制,发展产业技术创新战略联盟

我国氢能发展与发达国家和地区存在差距的一个重要原因是氢能各利益攸关方的参与度不够、缺少融合创新机制。一直以来,与纯电动汽车相比,我国同期进行示范推广并享受政府补贴的燃料电池汽车并没有太大发展,氢能基础设施、分布式燃料电池发电产业化尚未起步。一个重要的原因就是大型能源企业、汽车企业、投资方以及各示范城市参与度不够,尚未真正进入这个行业。尽管最近两年随着氢能快速升温,这些利益攸关方开始布局,但又存在一哄而上、方向不明、缺少配合、效率不高的问题。当前,亟待依据国家战略布局和顶层设计,加强各利益攸关方的有序深入参与,并尽快建立起各方融合创新机制,提高创新效率、补齐产业短板。因此建议:

国家层面由牵头主管部门和国家氢能战略专家研究制定氢能全产业链与关联一、二次能源产业协调发展规划,以企业为主体,以资本为纽带,建立融合创新机制,促进跨领域协同,集中力量科学布局建设氢能与燃料电池全产业链。同时,要建立统一协调的行业对接政策法规体系,有效组织产业链企业协同创新和有序竞争,确保行业健康可持续发展。

示范城市层面按照国家战略规划的部署,由各示范城市结合本地区资源禀赋、产业基础、应用市场特点,整合区域内外及国内外资源,组建各具特色的产业技术创新战略联盟,抓关键、补短板,完善和壮大产业链。例如,依托张家口市氢能与燃料电池示范工程及2022年冬奥会示范推广,培育建立“京津冀氢能与燃料电池协同创新联盟”;依托山东省“氢谷”氢能与燃料电池示范工程,培育建立“中国氢谷”氢能与燃料电池产业技术创新战略联盟等。

国际资源整合层面由国内氢能各利益攸关方,积极对接氢能燃料电池发达国家的技术、产品、标准、考核评价、示范推广等优质资源和经验,对接“一带一路”国家的产品、标准已经优质市场资源,联合海外利益攸关方整合全球资源、对接全球市场,进一步融合创新、壮大产业。

改革法规完善标准,加强技术与商业模式验证评价

我国氢能发展与发达国家和地区存在差距的另一个主要原因是技术产品及商业模式的考核验证不足、标准法规滞后。

在我国以往的示范推广工程中,往往只关注了示范推广的数量、补贴的发放、安全的保障和招商引资等,对于“技术产品及商业模式的考核验证”这一示范工程首要任务的关注度不够(只是停留在了企业和用户层面),缺少推动考核验证工作的系统设计、测评手段以及制度措施。从而导致示范工程轰轰烈烈过后,本应产出的技术评价改进成果、产品系统组合成果、标准协调创新成果以及商业模式创新的示范带动效果大打折扣。

因此在新一轮示范中,更为复杂的氢能与燃料电池全产业链系统创新将成为主要工作对象,技术验证考核及标准法规制定任务更重,氢能基础设施建设面临严重的标准法规制约问题。亟待进一步加强科技创新与测试评价及商业化验证的结合,抓紧完善相关标准法规环境。建议:

尽快打通氢能与燃料电池全产业链准入法规通道,使我国氢能与燃料电池战略全产业链在各示范区域进入考核验证。明确加氢站建设归口管理部门,突出氢能基础设施准入法规的改革与完善,在示范城市先行先试,调整氢气危化品为能源属性管理,尽快出台专项实施细则,对加氢站、制氢工厂及用氢装备等审批流程予以规范指导。在保证安全的前提下加快各地氢能基础设施建设。

各示范城市要将科技创新成果的技术对比考核及商业模式对比验证作为示范推广工作重点。配套必要的测试评价能力和数据采集分析能力,对相关产品技术系统和与之伴生的商业模式进行反复细致地测试、考核、验证、改进,提升产品技术水平和商业模式成熟度,推动氢能与燃料电池全产业链产业化。

建立起统一协调的产品准入政策法规创新体系,有效开展氢能与燃料电池全产业链行业管理。鼓励示范区域与产业链行业、企业及用户单位密切配合,按照国家统筹部署多渠道先行先试,开展各有特色的标准法规创新探索,并使其有序纳入国家标准法规体系。

改革技术创新体系,加强基础研究与协同创新

发展氢能行业的突出问题是氢能技术链条尚存较大缺口、核心技术亟待突破。当前,我国氢能技术相对落后于燃料电池技术,需要全链条各环节氢能科学与技术的新突破。一是氢能基础设施产业链尚未形成(加氢站数量偏少),并缺少关键技术,燃料电池反向制氢、氢储运膨胀机/压缩机、加氢站压缩机等与国外差距较大,需要进口;二是分布式发电、热电联供系统产业链以及氢能与其他一、二次能源的交互产业基本还处于空白状态。

即便是在我国已有一定规模产能和技术积累的燃料电池汽车领域,也还存在明显的短板和关键技术差距。一是燃料电池乘用车技术尚处于前期试验示范阶段,没有实现量产销售,截止2017年全球累计产销的6475辆燃料电池乘用车中我国基本还是空白(日本丰田占75%、本田占13%,韩国现代占11%);二是我国已实现初步产业化的燃料电池客车的燃料电池发动机,在膜电极、低铂催化剂、双极板、空压机、氢泵、系统寿命等方面与国外仍存在较大差距。为此建议:

依托氢能与燃料电池全产业链发展各利益攸关方创新联盟,建立若干各具特色的地方或国家级氢能产业技术创新中心。聚集各方资源,改革官产学研用联合驱动、协同创新机制,对上述严重制约我国氢能燃料电池全产业链发展的产业短板和关键核心技术实施系统突破。

改革建立起统一协调的科技投入政策体系,配套实行集成高效的组织实施机制。设立国家氢能与燃料电池重大科技专项,加大各部门相关财政资源和非财政激励资源的投入,并改革过去以项目为主的“直接项目投入机制”为对各氢能产业技术创新中心的“间接项目投入机制”。由创新中心根据区域氢能及燃料电池发展“补短板、强突破”的具体需求,聚集国家、地方、企业、大学研究机构的创新资源,加强相关基础研究、应用研究、产品开发、验证考核等全方位协同创新。

突出重点,着力开展核心关键技术和制造装备攻关,尽快建立我国自主知识产权的核心技术和生产工艺体系。以氢能为重点,探索质子膜电解水、光电催化制氢等高效低成本可再生能源制氢技术,解决产业链中的重大技术装备和工程问题,比如大规模低成本制氢、工业副产氢提纯纯化、氢气深冷液化、70MPa车载氢瓶、氢气管网、天然气管道输氢、加注机技术等;同时,进一步研究提高车用燃料电池发动机压力、温度、电流密度和寿命,开发减薄膜电极、减少铂催化剂、小型化冷却装置的技术,开发中压深冷气氢等车载储氢技术等。

加快建设氢能体系,布局氢能与燃料电池示范

与近年来氢能燃料电池汽车产业发展速度相比,我国加氢站的建设明显滞后(目前只有14座在营,而日德美分别拥有120、60和42座),氢能基础设施已成为我国氢能燃料电池全产业发展的显著掣肘。国内氢能发展的当务之急,是科学布局氢能与燃料电池示范,因地制宜建设氢能体系,打造政策协同、技术创新、验证评价、基础设施、系统应用和产业培育的平台和高地。因此建议:

氢能产业发展不能一哄而上,应从能源变革和能源环境安全的角度,启动我国“氢能与燃料电池示范工程”。应当因地制宜,根据不同的区域特色,包括能源禀赋,环境条件,技术能力和经济条件等,设立国家氢能与燃料电池示范城市,打造政策协同、技术创新、验证评价、基础设施、系统应用和产业培育的平台和高地,引导不同地区氢能发展,加快培育氢能龙头企业,以点带面、有序推进。

在示范城市营造良好环境,因地制宜、分阶段逐步建立起完善的氢能供应体系。现阶段,各示范城市和相关企业根据自身弃风/弃水、工业副产氢(液化)、煤制氢等氢能基础设施建设条件,以可获取、低成本氢资源为出发点,采用碱性电解槽、压缩机制冷氢液化等传统氢能技术,以及高压车载储氢和配套加注技术等近中期过渡性技术,拓展直线距离不超过500公里的氢能燃料电池推广城市;2025年前后,探索采用大规模可再生能源制氢、常压液体氢载运等下一代低碳氢能技术,以及中压深冷气氢等车载储氢和配套加注技术,进一步提高效率、降低成本,并利用前期已推广城市、城间天然气管网为纽带,建设我国东部氢能产业大区域。另外,还要全程关注统筹建立区域内氢、电互转的分布式储电充电网络,有序建立车用氢气价格体系等。

中央与地方各有侧重,建立统一协调的财税补贴政策及其他非财税激励政策体系,引导产业发展。要吸取以往可再生能源、煤改气/改电、新能源汽车示范推广等工作中的经验教训,配足相关财税激励政策和其他非财税激励政策,并确保可操作性、实效性、连续性、安全性。其中,要尽快解决加氢站建设运营管理制度体系缺位的问题,并强化氢能基础设施投资运营和氢能产业化发展的财政支持政策,促进氢能基础设施的有序建设。

充分利用基础优势,全产业链拓展应用培育产业

发展氢能与燃料电池,既是我国新能源、新能源汽车、节能减排及可持续发展战略的需要,又是传统能源(石化、煤炭、核能、电力等)、动力(含建筑能源)、汽车、化工及过程工业等众多传统产业转型升级的理想选择。我国氢能与可再生能源资源丰富、发展快速(但弃水、弃风、弃光压力较大),氢能与燃料电池全产业链发展市场空间巨大,传统行业众多利益攸关者将是其发展的主要基础力量。

当前,我国氢燃料电池及燃料电池汽车取得阶段性进展,氢能与燃料电池已在全国多个城市得到积极推动,亟待按照统一的战略部署和顶层设计,充分利用我国独具特色的优势资源和基础,全链条拓展应用、培育产业。为此建议:

国家与示范推广城市相互衔接,建立统一协调的氢能与燃料电池创新创业政策法规体系,吸引社会投资,在各示范区域建立技术创新中心和产业孵化器。全力培育、发展氢能与燃料电池全产业链。

作为我国氢能与燃料电池全产业链的骨干链条,我国应以可再生能源企业(风电、光电、水电等)、清洁煤企业、石化企业、气体及特种装备企业等为主体,布局建设氢能产业链(制氢/储氢/运氢/加氢);以燃料电池发动机企业及相关配件、材料企业等为主体,布局建设燃料电池产业链(材料/器件/单电池/电堆/氢气系统/空气系统/热管理系统/控制系统);以汽车企业、空调企业、分布式能源企业等为主体,布局建设氢燃料电池应用装置产业链(燃料电池汽车/分布式发电系统/热电联供系统)等。

我国应以氢能与燃料电池产业为战略中枢,在其上游设计好可再生能源制氢、工业副产气制氢、劣质煤坑口制氢等的战略规划和产业接口;在其下游设计好可再生能源规模化氢储能消纳上网、风光分布式发电制氢微网氢电循环等的战略规划和产业接口,并积极拓展通信基站、IDC机房、备用/应急电源、医院应急电源、安防、深潜运载能源(氢氧系统)等其他氢燃料电池应用领域,发展相关产业。

大力扶持氢能产业创新中心,根据发改委文件精神,由行业龙头企业牵头,集合产业链骨干企业,构建一个科技协同、检测认证、产业孵化和政策法规于一体的实体,充分依托这些企业的技术、资金、市场等优势,建设我国氢能产业面向未来的产业制高点。

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