近日,《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》发布。氢能定位的确认被外界敏锐地捕捉到——“未来国家能源体系的重要组成部分”,使氢能成为一种“必选项”。
同样令人兴奋的是一个新市场的开启:根据规划,到2025年,燃料电池车辆保有量将达到5万辆左右,可再生能源制氢产量将达到10-20万吨/年。
当天还有一个“限令”。国家发改委高技术司副司长王翔表示:“严禁不顾本地实际、盲目跟风、一哄而上,防止低水平重复建设,避免基础设施和资源浪费。”
前期准备是否充分,基础水平如何,在一定程度上成为城市能否在新能源风口下拥抱产业发展机遇的关键因素。
现有城市率先获得“通行证”。2020年,财政部等五部委联合发布通知,依托城市群开展燃料电池汽车示范应用。数十个城市立即组成近20个城市群加入“战局”,一时间“硝烟四起”。
去年9月,京津冀、上海、广东率先获批。今年1月,河北和河南跟上了“步伐”,初步确定了示范城市群的3+2格局。
能源产业的“致富”神话从未淡出大众视野。上一个走上风口的电动汽车,从广泛进入大众视野到红海还不到十年。就连基础薄弱的不知名城市也在加码,与新能源汽车有关。
随着新能源汽车领域“头部阵营”的逐渐形成,与之密切相关的氢能和燃料电池汽车行业正在续写下半年的能源故事。
早在2002年,燃料电池作为国家级研发重点,就被纳入“十五”电动汽车“三纵三横”的研发布局。然而,直到2014年,氢能才正式从前沿技术进入整个产业链攻关研发。
但氢的价值从未受到质疑。
数据显示,除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为14.2万千焦/公斤,是汽油发热值的三倍。
此外,与其他燃料相比,氢燃烧是最清洁的,燃烧产物只有水和少量氨气。2019年我国氢气产量约2000万吨,是世界上最大的制氢国,但氢能产业不到1%。
2011年,在民营经济活跃的广东,点燃了一颗火种。当时,广顺电气有限公司作为国内无油空气压缩机产业的重要生产者,在南海丹灶注册成立子公司广顺新能源,寻找新的应用市场。
同年,广顺新能源联合建设的“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心华南中心”暨广东省广顺新能源动力院士工作站揭牌,为佛山“无中生有”增添了一把火。
业内有一种说法,对于氢燃料电池来说,空气压缩机是“肺”,电堆是“心脏”。从全球燃料电池产业格局来看,电堆的一些核心零部件仍需进口,甚至还存在卡脖子现象。作为电堆的芯片,膜电极的产业化水平将决定“氢能之都”的命脉。
2013年底,佛山迎来了新的机遇——为了扭转区域间发展不平衡的局面,广东部署了珠江三角洲,帮助广东东部和西北地区,佛山帮助云浮市。两年后,在佛山(云浮)产业转移工业园区,时任佛山副市长、对口帮扶云浮市指挥部总指挥许国指着一片山间画了一个圆,提出了一个大胆的问题,“咱们在这儿干氢能可不可以?”
许国后来回忆说,当时佛山“走遍千山万水”引进了巴拉德前副总裁、技术总监古睿智和离职专家达斯丁等人。在古睿智的推动下,国鸿氢能消化吸收巴拉德生产线技术,2016年与巴拉德共建全球产能最大的9SSL燃料电池电堆系统半自动化生产线。在这次合作中,巴拉德为合资企业生产的电堆供应膜电极组件。
巴拉德是燃料电池行业真正的“元老”。本田、大众、奔驰、丰田和福特等许多汽车公司的第一代燃料电池汽车都是基于巴拉德的燃料电池电堆开发的。
佛山迈出了争夺燃料电池产业“心脏”的第一步。许国后来被任命为佛山氢能产业发展领导小组副组长,总结了这一经验,指出佛山氢能发展的起点肯定不高,“完全依靠某种机会和人类智慧灵光一闪地迸发”。
数据显示,2019年以前,全国燃料电池电堆行业主要依靠进口。巴拉德凭借自产膜电极在国内膜电极市场占据领先地位。同时,核心技术国产化之路也摆在“氢能之都”候选城市面前。
武汉理工大学学科首席教授、佛山仙湖实验室学术委员会副主任程一兵曾指出,能源革命是以科技和创新为导向的革命,引领能源革命,首先是高科技人才。然而,人才是佛山最大的弱点。
佛山的短板,正是武汉的优势。
2004年,科技部在“863”计划内安排武汉理工大学开展CCM(Catalyst coated Membrane,催化剂直接涂在膜上)型膜电极的研发。2006年,研究小组率先在中国成功开发膜电极组件,同年成立武汉理工新能源有限公司,促进成果转化。
2007年,武汉理工大学教授潘牧作为中国代表赴美制定燃料电池国际标准。虽然还没有完全实现产业化,仍立马被美国订购一空。几年后,潘牧透露的具体数字是,当时占据了美国燃料电池备用电源膜电极90%的市场。
接下来是10年的蛰伏期。2017年,理工新能源副总经理田明星在接受媒体采访时指出,由于十年来一直专注于膜电极技术的研发和创新,公司的研发投资很高,“日子过得其实比较艰难”。但结果很好——理工新能源在全球膜电极市场占有率排名世界第六,仅次于戈尔、3M等知名公司。
潘牧曾总结说,武汉大学、华中科技大学和武汉理工大学是我国燃料电池技术研发和人才培养的重要力量。武汉这些高校坚持燃料电池技术研发十多年,为产学研合作奠定了坚实的基础,“这是一条重要的经验”。
3月31日,武汉发布支持氢能产业发展意见,明确实施“碳达峰碳中和”战略,加快城市能源结构清洁转型,明确培育若干重点氢能企业,建设若干氢能与燃料电池研发、检测、认证机构,打造氢能产业集群和燃料电池汽车产业集群。
新的力量也在涌动。
2019年,苏州擎动科技有限公司自主研发的第一套“卷对卷直接涂布法”膜电极生产线正式投产,成本比进口产品低一半。
据公司负责人介绍,采用世界上最先进的膜电极制造工艺,生产线年产膜电极将达到10万片,满足3000多辆汽车的需求。这促进了长三角膜电极国产化的进程。
渤海湾也进入了这个局。2020年,东岳集团在淄博150万平方米质子交换膜生产线一期投产,成为全球两家质子交换膜生产企业之一,能够满足汽车氢燃料电池的商业技术要求,实现批量生产。
质子交换膜是膜电极的关键组成部分,也是许多汽车巨头被迫离开研发的问题,但现在它已经成为山东“腰部”城市淄博的新筹码。
对于燃料电池汽车来说,攻克核心技术远不是所有的竞争。
2020年,国家层面以城市群为单位的燃料电池汽车示范应用,使城市间竞争的火药味越来越浓。
在为示范城市群提出的目标中,4年左右的示范期内,“符合技术指标的车辆推广规模应超过1000辆”的安排很容易让外界想起2009年科技部等部委推出的“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”。
虽然两者有许多本质区别,但应用提速确已不容等待。
2015年,有人注意到,理工新能源制造的膜电极产品九成出口到国外。对于“墙内开花墙外香”的尴尬,潘牧解释说,中国很少有参与氢燃料电池研发汽车企业是重要原因。
其结果之一是,国外汽车企业基本上垂直整合膜电极产业链,自产自用。国内膜电极产品在汽车领域的应用不足,特别是耐久性有待验证。
接力棒传递给汽车制造大市手上。
2017年,上海发布了《上海市燃料电池汽车发展规划》。业内普遍认为,这是国内城市发布的第一个燃料电池汽车规划。该规划的目标是到2020年,上海将运行3000辆燃料电池汽车。
上海曾经代表了国内燃料电池汽车的最高水平。2003年,中国第一辆燃料电池汽车“超越一号”率先在上海研制完成。
据上海经信委总工程师张宏韬介绍,上海上汽集团、申龙、万象等汽车企业基本实现了燃料电池汽车车型的全覆盖,国家明确的8个核心零部件基本布局完整。根据2022年2月的数据,上海推广了1483辆燃料电池汽车,占全国的21%。
在上海的引领下,长三角地区的燃料电池汽车产业已经成为一种普遍的趋势。2019年,中国汽车工程学会发布了《长三角氢走廊建设发展规划》,将上海、苏州、南通、宁波、嘉兴、湖州定位为积极发展氢能与燃料电池汽车产业的先行城市。
北京的政策红利更为突出。2008年奥运会期间,北京投放燃料电池车23辆,建设日200公斤的加氢站。
但此后,北京对燃料电池汽车产业表现出更加谨慎的态度。直到2020年,《北京氢燃料电池汽车产业发展规划》才姗姗来迟,2023年的目标是“力争推广3000辆氢燃料电池汽车”。
今年的冬奥会带来了一个巨大的流量风口。统计数据显示,在冬奥会期间,超过1250辆不同类型的燃料电池汽车投入赛事,京津冀汽车公司利用这个机会扩大了生产线、攻克了技术问题。
这一次,北京不再“单兵作战”——张家口,也是冬奥会的举办地,2019年在北京发布了《氢张家口建设规划(2019-2035年)》,将氢能产业作为城市发展的重要支柱。
相比之下,珠三角似乎缺乏更强的“向心力”。
事实上,在2014年刚刚开启氢能事业的时候,佛山有关方面考察了纽约湾区、旧金山湾区和东京湾区,发现三大湾区已经悄然布局了氢能产业。继上海之后,佛山于2018年发布了《佛山市氢能源产业发展规划(2018~2030年)》,提出2020年推广应用各类氢能产品5500多套。
然而,佛山的“一头热”很难带动整个珠三角的“齐头并进”。业内有一种观点,虽然广州在佛山的带动下逐渐进入状态,但同样具有完整产业能力的深圳启动产业建设步伐不够快,以珠三角为整体推动燃料电池汽车发展的进程还处于起步阶段。
目前,作为规划的引领者,上海再次谋划升级原有规划——在最近召开的政府常务会议上,原则上同意了《上海氢能产业中长期规划(2022~2035)》。
外界认为,燃料电池汽车产业的深入发展离不开上游氢能产业的发展。对于上海来说,燃料电池产业是一个系统工程,系统考虑是必不可少的;氢能是一个空间巨大的生态圈,更多的想象空间等待进一步打开。
氢能强链建圈的做法突出体现在各地建设的“氢能小镇”上。2019年,有统计数据发现,当时我国氢能主题产业园超过22个,但由于我国氢能产业仍处于发展初期,大部分园区基础薄弱,至少需要3~5年才能形成规模。
在更多的情况下,城市很难自己实现“全覆盖”。
2021年,佛山因“氢荒”进入公众视野。一组数据显示了佛山的尴尬:佛山氢燃料电池汽车总量约1500辆,但实际运行量不到1/3;佛山每日氢需求量为16~18吨。虽然佛山有16座加氢站,处于全国前列,但氢气供应量只有5吨。
相反,山东作为氢能大省,年产氢气260万吨,居全国第一。截至2021年2月,山东省已建成并投入使用11座加氢站,日供氢能力达到6.7吨,可满足500辆氢燃料电池公交车的运行使用要求,但截至2020年底,山东省只有269辆氢燃料电池汽车。
补短板从寻求合作开始。
淄博拥有核心技术,也是氢气的重要产地。数据显示,淄博氢气年产量约48万吨,占18.46%,供氢成本持续稳定在35元/公斤左右,具有一定的价格优势。这使得淄博成为城市群建设的“常客”——在已批准的5个城市群中,除河南城市群外,其余都包括淄博。
虽然上海制氢能力富余,年氢产量(含副产氢)超过13万吨,理论上可支持约18万辆燃料电池汽车的运行,但在上海都市圈名单中,仍可找到山东淄博、宁夏宁东能源化工基地、内蒙古鄂尔多斯等重要氢产区,互利合作、共同发展意义更加鲜明。
合作还在于共同努力解决氢能发展的制约因素。由于易燃易爆,被列入“重点监管危险化学品名录”。氢气的储存、使用、运营和运输都受到严格的管理,特别是运输和储存的安全性,一直是氢能产业上方的“达摩克利斯之剑”。氢气生产者很难独立解决这些问题。
业内人士认为,示范城市群的批复还将继续。城市之间的合纵连横尚未结束,新的明星城市也在酝酿之中。
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