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就像氫能和燃料電池行業(yè)對佛山的關(guān)注一樣,站在研究崗位上的我對佛山環(huán)境與能源研究院的研究報告一直都非常關(guān)注,其一是佛山作為我國燃料電池先行城市,無論取得的經(jīng)驗還是遇到的問題對整個行業(yè)來說都非常寶貴;其二是佛山環(huán)境與能源研究院這個團(tuán)隊做研究非常認(rèn)真,他們有翔實的數(shù)據(jù)、敏銳的觀察和理性的思考,非常值得我個人學(xué)習(xí)。
近日,在淄博“中國電池工業(yè)協(xié)會氫能與燃料電池分會”上有機會見到趙吉詩院長,聽了他的報告后,經(jīng)他同意來整理他的核心觀點。
01
佛山燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)布局與應(yīng)用全國領(lǐng)先
對于一個處于培育階段的產(chǎn)業(yè)來說,政府的財政實力非常重要,廣東省是我國稅收貢獻(xiàn)第一的省份,也是燃料電池產(chǎn)業(yè)扶持力度最大的省份。當(dāng)然,作為廣東地區(qū)牽頭城市,佛山在燃料電池產(chǎn)業(yè)的支持發(fā)揮的作用最大,成效也最顯著。
到目前為止,佛山已經(jīng)聚集了100多家涉氫企業(yè)及研發(fā)機構(gòu);形成了燃料電池核心材料、電堆及系統(tǒng)、氫能客車、氫能有軌電車、氫能重卡等5個生產(chǎn)基地。
佛山已經(jīng)成為中國氫能產(chǎn)業(yè)的一張名片,在這里成功創(chuàng)建了國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域唯一的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地(氫能)、率先組建了由市政府一把手掛帥的氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)小組、示范推廣了近1500輛燃料電池汽車,打造了“UNDP氫能產(chǎn)業(yè)大會”行業(yè)品牌會議,佛山氫能產(chǎn)業(yè)在政策、技術(shù)等方面的創(chuàng)新水平都在全國名列前茅。
02
示范期發(fā)現(xiàn)的問題:買不起也用不起
(1)買不起,推廣應(yīng)用商業(yè)模式陷入瓶頸。趙吉詩說,雖然過去幾年國內(nèi)電堆成本已經(jīng)大幅下降,尤其是去年下半年,自國鴻氫能率先報價1999元/kw以來,氫璞、雄韜報出了批量供應(yīng)1699元/kw和1199元/kw的價格,但整車的價格依然居高不下。
趙吉詩說,電堆及系統(tǒng)大幅度降低價格的情況下車輛卻越賣越貴之間的脫鉤現(xiàn)象越來越突出。
以公交車為例,按照目前電堆市場的成本預(yù)算,公交車整車成本可以控制在120萬元以內(nèi),但各地10米以上的公交車總價都還在200萬元以上。
“買不起”是一個行業(yè)共性問題,目前以“財政埋單、以公共交通工具”為主的商業(yè)模式難以為繼、不可持續(xù)。
(2)用不起:氫能供應(yīng)保障嚴(yán)重不足。以佛山為例,目前100多家涉氫企業(yè),1500輛左右示范應(yīng)用的燃料電池汽車,企業(yè)測試和車輛運行氫氣每天需求約達(dá)18噸,如果以每公斤70元計算,佛山用氫單位每天需花費126萬元,每個月3780萬元,每年4.536億元。因此,對于佛山來說,用氫環(huán)節(jié)的壓力也很大。
但是,站在行業(yè)發(fā)展角度看,“用不起”必將成為行業(yè)共性問題,只是佛山因為產(chǎn)業(yè)起步早,這個問題率先凸顯并被“放大”。希望佛山的率先示范能夠給其他地區(qū)提供借鑒和參考,以更加超前的思路去布局,避免出現(xiàn)或者盡可能減小這方面的壓力。
(3)撐不起:基礎(chǔ)配套能力建設(shè)嚴(yán)重不足。燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅僅是造車,而且造車也并不是簡單的事情。由于燃料電池汽車采用氫作為能源,意味著需要重構(gòu)區(qū)別于油氣和電力的氫能源供給體系,這給氫能基礎(chǔ)設(shè)施配套及相關(guān)能力建設(shè)提出了很高的要求。
03
佛山實踐帶來的思考:尊重經(jīng)濟(jì)規(guī)律發(fā)揮市場作用
氫不是一個新東西,但將氫氣作為能源并大規(guī)模應(yīng)用,也就是說要把一項技術(shù)用于新的領(lǐng)域,并形成新的產(chǎn)業(yè),建立新的系統(tǒng)就不是一件容易的事情。示范區(qū)的一個重要功能就是為行業(yè)積累經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)問題,探索路徑。趙吉詩和他的團(tuán)隊正式基于這樣的使命在研究,并根據(jù)佛山的實踐提出行業(yè)發(fā)展思路的建議。
(1)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要循序漸進(jìn),初始階段的目標(biāo)不宜過高。雙碳目標(biāo)背景下,綠氫一定是未來氫能的終極目標(biāo),但在現(xiàn)階段,一方面綠電的成本距離經(jīng)濟(jì)性還需要一定的時間;另一方面氫能和燃料電池目前仍處于工程驗證階段,重要的是要建立從氫氣與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)運行的基礎(chǔ)體系,這就如同池子里有水才能養(yǎng)魚一樣,必須提高氫源保障能力,重要的是讓車跑起來。
由于氫氣供應(yīng)不足,以及運行成本過高,目前全國已投放燃料電池運行率大約50%,總運行飽和率大約30%。所以,趙吉詩說,現(xiàn)階段要充分利用各種技術(shù)路徑,獲取經(jīng)濟(jì)性能被市場接受的氫氣,過于強調(diào)氫的“顏色”脫離當(dāng)前實際!
趙吉詩建議要探索多元化制氫技術(shù)路徑,打破氫氣供應(yīng)瓶頸:一是電解水制氫要突破電力制度,制定制氫優(yōu)惠電價,可再生能源就地制氫;二是鼓勵站內(nèi)天然氣制氫,支持碳捕捉技術(shù)配套;三是允許工業(yè)副產(chǎn)氫,用變壓吸附(PSA)裝置能從各類富氫氣體中回收并提純氫氣。
從全國及中長期發(fā)展的目標(biāo)來看,要統(tǒng)籌推進(jìn)氫源供給端降本、增效、低碳可持續(xù)發(fā)展,鼓勵發(fā)展可再生能源制氫,帶動可再生能源規(guī)?;咝Ю茫ξ覈鴮崿F(xiàn)碳中和。
趙吉詩認(rèn)為,應(yīng)考慮我國綠氫資源的分布和運輸成本,優(yōu)先鼓勵三北等具備清潔能源制氫資源優(yōu)勢及經(jīng)濟(jì)性的地區(qū)優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè)和氫能應(yīng)用。也就是說產(chǎn)品制造端可以放在產(chǎn)業(yè)配套體系更加完善,經(jīng)濟(jì)實力更強的城市;而應(yīng)用則宜照顧氫的來源和成本,盡量從綠氫成本低的地區(qū)優(yōu)先運行。
國家發(fā)改委能源研究所研究預(yù)期:我國10%的棄電(棄風(fēng)、光、水)制氫能夠滿足2025年燃料電池汽車用氫需求,50%棄電制氫能夠滿足2035年燃料電池汽車用氫需求。趙吉詩建議借助燃料電池汽車示范城市建設(shè)的契機,推進(jìn)區(qū)域聯(lián)動發(fā)展,突破制儲運環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù),推動政策法規(guī)的先行先試,為可再生能源制氫探索科學(xué)合理的發(fā)展路徑。
(2)降本路徑建議:開展多元化儲運氫方式示范,探索多元化建站模式。我國燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)有20年左右的時間,目前已經(jīng)形成了核心零部件國產(chǎn)化、燃料電池電堆和系統(tǒng)規(guī)?;a(chǎn)能力。但買不起的原因是產(chǎn)能沒有得到釋放;而用不起的原因則是氫氣太貴,其中最大的瓶頸就是氫氣的儲存和運輸,產(chǎn)能的擴(kuò)張導(dǎo)致目前氫氣需求增長與儲運能力建設(shè)滯后的沖突加劇。
目前的幾種運氫方式都不理想,其中氣態(tài)高壓儲氫現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)密度只有20MPa(美國可以做到52MPa),只能在滿足局部地區(qū)短距離輸送,長距離運輸成本將會劇增;液氫被看成是有前途的運輸方式,但因為氫氣的液化溫度達(dá)到零下253度,因此,液氫運輸存在能耗較大,儲氫容器要求較高,而且存在熱漏損問題;固態(tài)儲氫減少了運輸過程中的高壓低溫的壓力,但目前我國這一技術(shù)還不成熟、充放氫效率低、金屬易粉化及重金屬中毒等問題;有機液體儲氫裝置費用高、技術(shù)難點多、操作苛刻、有一定毒性;而管道運輸投入太大,以現(xiàn)階段的規(guī)模投入管道不經(jīng)濟(jì)。
趙吉詩認(rèn)為,目前制約我國氫能發(fā)展最大的障礙和痛點是氫氣的儲運。不僅僅是技術(shù)上的瓶頸,更多的瓶頸來自政策法規(guī)。因此,他建議要從科研、商業(yè)模式(資源優(yōu)化配置)和政策標(biāo)準(zhǔn)多個維度優(yōu)化我國供氫體系。
從長遠(yuǎn)來看,隨著氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展,降低氫能儲運成本的主要途徑是發(fā)展以大規(guī)模管道運輸為主,配合液氫、高壓氣態(tài)儲氫、固體儲氫等多元化儲運氫方式?,F(xiàn)階段,趙吉詩建議在供氫和用氫相對集中的地方探索管道輸氫。
加氫站也是一個成本大戶,目前加氫站的成本很大程度上來自法規(guī),根據(jù)佛山的經(jīng)驗,趙吉詩建議在保障安全的前提下,探索多元化建站模式,如站內(nèi)制氫或加氫母子站建站模式來降低建站成本;推廣油氫混合建站、以油養(yǎng)氫的模式攤薄加氫站固定成本;鼓勵燃料電池汽車運營平臺自建站,減少交易環(huán)節(jié)、降低運營成本。
(3)發(fā)揮市場作用,構(gòu)建根植性強的產(chǎn)業(yè)鏈。目前我國氫能產(chǎn)業(yè)處于國家層面統(tǒng)籌不夠,地方和企業(yè)政府積極性較高的時期,燃料電池產(chǎn)業(yè)的電堆、系統(tǒng)剛剛開始,45家企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)做到了27.8萬臺。
(數(shù)據(jù)來源:香橙會)
產(chǎn)能提前布局一定會引發(fā)價格戰(zhàn),但這一時期的價格戰(zhàn)可能會影響到產(chǎn)品的品質(zhì),不利于產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。所以,趙吉詩呼吁,探索符合市場規(guī)律的關(guān)鍵零部件的定價機制,打破區(qū)域保護(hù),加強對外合作,讓企業(yè)不是靠布局獲得本地訂單,而是靠過硬的技術(shù)和較高的性價比占領(lǐng)市場份額,從而推動行業(yè)的健康發(fā)展。趙吉詩建議:
聚焦零部件領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)重點突破,夯實安全可控的關(guān)鍵零部件配套體系,通過強化產(chǎn)品技術(shù)、匹配能力和形成強大的供應(yīng)鏈管理能力,逐步降低零部件制造成本。
鼓勵跨省跨區(qū)交易,避免地方政府出于保護(hù)地方產(chǎn)業(yè)或其他動機過度干預(yù)交易,扭曲交易價格。
加強市場價格監(jiān)控,實時掌握市場價格的運行情況,進(jìn)一步加強價格監(jiān)測機構(gòu)建設(shè),推進(jìn)價格監(jiān)測信息化建設(shè)。
(4)厘清氫能的范疇,按照產(chǎn)業(yè)屬性實施科學(xué)布局。顯然,早期以燃料電池切入時市場對氫能的理解是不夠全面的,在雙碳目標(biāo)下,各國對氫有了更加廣泛的認(rèn)知,交通領(lǐng)域的應(yīng)用只是其中的一部分,預(yù)計未來大約占到氫氣應(yīng)用的四分之一。氫能應(yīng)包括以能源方式利用(如燃燒或發(fā)電)和在利用過程中實現(xiàn)了對其他能源品種減量替代的氫。
基于上述定義,布局氫能產(chǎn)業(yè)不能僅盯著氫能源交通,更不能局限于燃料電池核心部件和系統(tǒng),而應(yīng)有更大格局,著眼于能源轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級。
在這樣的理念下,對氫能產(chǎn)業(yè)就應(yīng)該根據(jù)能源自身的來源進(jìn)行更加科學(xué)合理的布局,如在距離綠氫更近的地方試點將更有利于氫能的應(yīng)用推廣。
(5)發(fā)揮示范區(qū)先行作用,以財力和活力培育發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。雖然目前佛山的運行過程中遇到很多的困難,但也進(jìn)一步證明了一個事實,燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化需要強有力的財政支持,從2020年各省上繳中央稅收的情況來看,全國只有8個省市是正貢獻(xiàn),其中長三角、珠三角和京津冀處于前列,五部委將這三個地區(qū)設(shè)為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行區(qū)顯然也是充分考慮了地方經(jīng)濟(jì)的實力。
趙吉詩說:”培育發(fā)展氫能既需要財力又需要市場活力。要充分利用示范區(qū)的先行作用,只有這些區(qū)域發(fā)力,氫能的星火才有希望燎原。“