一位中国战略科学家的演讲发人深省:2.5万亿,3000万人…氢能不是一个大骗局!

最近,青年汽车集团开发的“水氢发动机”着火了。那时,氢能再次进入每个人的视野。

人类发展正在消耗大量不可再生的化石能源,主要是煤、石油和天然气,导致二氧化碳排放量急剧增加、全球环境污染和日益严重的温室效应。

迫切需要找到新的清洁能源。原子能、风能、水能、太阳能和氢能等绿色能源正逐渐进入人们的视野。

氢是宇宙中最常见的元素。地球表面的72%被水覆盖,水由氢和氧组成。氢可以由化石能源或电解水制成,是一种可再生能源。

氢气是密度最小的气体,极易燃烧。液态氢可以用作火箭燃料。

逐渐成熟的氢燃料电池是氢能利用的明星产品。

简而言之,氢能是低碳的,甚至是“零”碳排放,是未来人类最理想的替代能源之一。近年来,它引起了人们的极大关注。

中国2019年的《政府工作报告》提出,“应促进充电和加氢等设施的建设。

” .

这是氢首次作为能源被写入中国政府工作报告,这对氢能在中国的推广和应用具有里程碑意义。

中国有巨大的制氢能力和应用需求。氢能的发展将对中国的能源安全和环境保护产生什么样的深远影响?未来的“氢社会”是什么样的?氢能将如何改变我们的生活?演讲|干勇本文转载自微信公众号“中国经济讲堂”(身份证号:CCTVZGJJDT)干勇,前中国工程院副院长,国家新材料产业发展专家咨询委员会主任,中国金属学会理事。

他长期从事国家工业发展战略的研究,以及新材料、冶金和现代钢铁工艺技术的研究,是我国著名的战略科学家。

(以下是演讲的全部内容)有两种方法可以转换和优化能量结构。首先,不可再生的化石能源必须被可再生的绿色能源所取代。第二是从高碳向低碳的转变。

氢无疑是最好的元素。氢气无毒、清洁,燃烧价值高。

古代人用木头作为能源。如果把氢和木头相比,它的能量密度是木头的1000倍。

后来,人类使用煤作为能源,氢的能量密度是煤的6.8倍。

现在我们再次使用石油和天然气。氢气的能量密度是汽油的3.3倍,是天然气的3.4倍。

因此,氢具有最高的能量密度,这是我们最适合选择的清洁能源。

氢燃料电池的破坏性应用是什么?目前,氢能或氢能的使用,特别是氢能在燃料电池汽车中的应用,已经非常热门。

经过一段低潮期后,氢燃料电池是一种没有热循环的移动式发电机。它可以将工作效率提高到90%,发电效率非常高。

氢是如何变成电的?氢燃料电池与锅炉和加热无关。氢发电的机理不依赖于热循环,即氢在含铂催化剂下释放两个电子,两个电子流走形成电流。

我们应该感谢这些汽车工人在运输领域氢燃料电池应用方面的突破。在完成氢在汽车上的应用的过程中,他们坚持不懈,做了大量的工作。最后,他们把它变成了工程和商业化。

现在,日本丰田已经向世界供应了数以千计的乘用车和商用车,并且已经正式运营。

奔驰、宝马、丰田和本田等知名企业联合成立了氢能委员会。他们认为人类必须在21世纪进入氢时代。因此,为了防止地球温度在2050年左右上升两度,氢必须占能量结构的18%以上。这可以每年减少60亿吨二氧化碳的排放。此外,氢本身是氢燃料电池在氢供应系统中应用的大型产业链。可以形成一个巨大的工业领域,他们估计是2.5万亿美元,到2050年可以形成这样一个巨大的氢工业,有3000万人可以就业。

除了氢在汽车中的应用之外,只要移动设备需要电力,氢燃料电池就可以用于深海潜水和无人驾驶飞行器。

高铁对每个人来说都非常熟悉和方便,但是它致命的弱点在于电。

在任何自然灾害的情况下,如果停电,如果火车停在沙漠并且没有能量储备,人们可能会死在那里的阳光下。

氢燃料电池可以在火车上使用,所以中国汽车集团表示将加入氢联盟,发展氢的使用。

我们5G时代的所有基站,它们的能源系统和供电系统也可以使用氢能。

生活中也有分布式发电。事实上,每个家庭都可以安装一个氢燃料电池,用来加热和冷却家庭内部。包括汽车在内的所有家用电器都可以解决。

一条通往家庭的氢气管道可以提供所有需要的能量,而且非常方便。

即使外面没有电,它也能成为发电和供电的来源,平衡整个电网。

原来,我们的电网有峰有谷。通过这种分布式发电,我们实际上可以进行良好的动态协调和调整,以提高我们的发电效率和网络运行质量。

与锂动力电池相比,如果锂动力电池用作重型导航空航天或大型移动设备的主要电源,则氢动力燃料电池没有氢动力燃料电池足够的射程和更高的能量密度,它们在这方面的应用优势不如氢动力燃料电池。

因为氢的能量密度是汽油的三倍以上,所以氢燃料电池在未来非常适用于航空航天空等大功率运输车辆。

氢气安全吗?既然氢有这么多优点,人们会问,现在使用氢危险吗?事实上,氢作为燃料总是有一定的风险。当它燃烧时,它的气味是无毒的。

我们经常看到火灾和爆炸的场景。人们还没有暴露在火中。有毒气体已经把人熏倒了。氢气没有这个问题。

此外,就燃料的爆炸性而言,氢气扩散速度是汽油的12倍。它可以迅速扩散,并可能立即起火,但不会造成其他更严重的后果。

在汽油和氢燃料汽车分别陷入燃料火灾的情况下,氢燃料汽车在燃烧时会发出一股火焰并迅速蔓延。汽油车别无选择,只能燃烧,汽油无法扩散。

最终,所有的汽油车都被烧成了灰烬,而氢燃料汽车没有任何其他危险,也不会伤害人。

因此,事实上,氢燃料在安全性方面比汽油稍安全。

我们以前用过氢,每个人都接触过氢。当氢被用作还原剂时,它的量很小,没有什么不安全的。

但是现在氢被用作能源,需要大量使用。当它进入普通人时,普通人害怕。氢气可能会爆炸,所有的氢气球都会爆炸。

例如,以前有一个地方建过加氢站。现在这个地方不再需要了。没有人敢移动加氢站,也没有人敢批准它。

七年后,加氢站还没有搬迁,想搬迁的地方政府不同意,也不知道谁会批准。

事实上,氢没有那么危险。中国的管网输送大约400公里的氢气。管道网络将来必须扩建。

在路上运输氢气时,我们通常去加氢站添加氢气。当氢来的时候,白天是不允许加入的。由于担心安全问题,氢化反应直到半夜12点才被允许进行。

氢气系统的建立是为了建立绝对安全的氢气操作规程。

当然,因为它是燃料,我们必须制定规则,但它仍然是更危险的,特别是在最初的促销期间,我们应该特别注意它。

就像我们在19世纪使用氧气一样,起初非常危险。在所有的规则制定之后,即使你在晚上放一个氧气枕头,你的心也不会紧张。

因此,如果设定了氢标准,根据整个氢使用规则将不会有危险。

事实证明,我们肯定有理由把它视为危险化学品,因为它没有大量使用,人们没有统一的认识,也没有系统的标准。

如果作为一种主要能源,它能够真正重新建立使用规则,并制定氢运输、加氢、储氢和制氢的规则和标准,这实际上是安全的。

我现在看到的是一张日本氢燃料电池汽车在加氢站加氢的照片。加氢站和加油站之间只有一面墙。这是加油站。这是加氢站。一辆本田汽车正在氢化。背后是社区。没什么好说的,这很危险。

氢气是烟雾的终结者吗?我认为烟雾问题目前是一个非常重要的问题。

现有的柴油车只占汽车总数的9.4%,但柴油车对烟雾的贡献率很大。

我们说,整个烟雾问题是由汽车尾气排放造成的,其贡献率一般在29%到45%之间,约有三分之一是由它造成的。

柴油车辆约占这三分之一的70%,大部分微粒是由柴油车辆排放的。它对PM2.5有很大贡献。这个问题必须解决,所以它是烟雾的主要原因。

尤其是中国的港口柴油车非常集中。唐山是一个重化工区,钢铁生产能力超过1亿吨,超过几个国家的总和。

一吨钢可能会产生大约五到六吨的物流量,那么什么是最方便的呢?重型卡车被用来把货物从港口运输到钢厂。唐山大约有200,000辆柴油汽车,约200万辆,污染严重,排放大量废气。

因此,我们认为在这个地方将木柴转化为氢气将有效地降低北京、天津和河北的烟雾形成压力。

从氢燃料电池本身的特性来看,它适用于重载下的长距离耐力,因此在港口来回行驶600-1000公里没有问题,重载下也没有问题。

加氢站容易布置在柴油车辆密集的港口,我国国内港口都是配送中心的重化工区,工业副产氢气也非常丰富。

这个港口离海也很近,海上运输和未来的氢燃料来源也很容易。

所以我认为这样,它可以首先解决港口的氢问题,并利用环境来推动氢能和氢燃料的发展。

因此,“从柴火到氢气”的说法只代表了我们技术路线的方向。

每个钢厂都有自己的汽车管理团队。例如,河北钢铁公司有2万多辆汽车用于统一加氢。加氢站的布局非常简单。布局应沿着客车的道路,从港口的柴油车辆开始。这具有重大的现实意义。

如果大量集中使用氢气,加氢站的建设规模可能会很大。

目前,我们有一个200公斤、300公斤和500公斤的加氢站,效率很低。

因为再加一两吨是没用的,没有那么多的车要加一两吨,所以很分散。

然而,它在港口是不同的。我的加氢站每天可以达到3吨和5吨。加氢站的效率很高,可以降低加氢站的成本,提高加氢站的工作效率。

氢燃料重型卡车使用氢的成本约为每公斤40元,相当于柴油车的成本。它可以商业化,而不是赔钱和国家补贴。

对于氢燃料电池汽车来说,氢的成本是每公斤65-70元,国家必须补足每公斤20元才能运行。这种旧补贴无法继续。

制氢和输送到加氢站的目标成本约为每公斤22元,这是可以接受的。因此,我认为这是在港口的重型卡车上首先进行“氢薪”的地方。

从唐山到2019年12月31日,从港口到钢厂的高速公路将改为铁路。然而,仅靠通往铁路的道路无法解决最后一个问题。最好是协助“柴油转氢”,也就是说,柴油车辆将使用氢燃料车辆来代替它。

如果这一点得以实现,我们实际上可以在港口城市进行演示。

如果我们现在先在京津冀地区建立氢能利用系统,京津冀地区的烟雾问题可以在很短的时间内得到部分或根本解决,一些粉尘问题可以得到解决,二氧化碳温室气体也可以大大减少。

截至2018年底,全球有400多个加氢站在运行,全球销售了近6000辆燃料电池乘用车。

世界主要发达国家已经将氢能的开发利用置于国家能源安全的战略高度。

从2017年至今,中国计划在氢能和燃料电池领域投资约2000亿元,全国已规划建设约60个加氢站。

大约200辆汽车生产氢燃料电池。

根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,到2030年,氢能产业产值将超过1万亿元。加氢站达到1000个,燃料电池汽车达到200万辆。

在氢能的开发和利用方面,我们与世界发达国家还有一定的差距。

中国氢能产业的发展布局是什么?我们面临什么挑战?氢离我们还远吗?(1)世界氢能发展现状如何?欧盟将发展氢能作为其主要计划,并于2017年启动了一个氢动力汽车联合开发项目。

2019年,欧洲发布了氢燃料电池发展的技术路线图。

2015年,美国在其关于燃料电池和氢能技术发展的报告中提出,它将大力投资于发展与先进氢能和燃料电池技术相关的发展计划。因此,美国35个州的加氢站现已投入运行。

尤其是在推广非常有趣的加州,2018年加州将有近37个加氢站。

因为加利福尼亚是一个狭长地带,它在公路上的布局非常合理。

当时,加州州长施瓦辛格是一名演员,但他对氢作为能源的角色非常敏感。

在丰田乘用车的每一次订购和销售中,他都要求在配额中增加一定比例的新能源汽车,他还提议使用氢燃料汽车。

他说你做了一个很好的计划,你每年给我多少钱,我会根据氢燃料汽车的数量来装备加氢站,这是非常战略性的。

因此,加州目前在氢能汽车的示范应用方面处于领先地位,加氢站的布局也非常合理,形成了示范模式。

到2019年,美国将在整个计划上花费约3100万美元,以促进氢的大规模应用。

当然,我认为值得一提的是,日本和丰田近年来并没有停止氢燃料电池的研发。他们为氢燃料电池在交通运输中的工程应用做出了巨大贡献。

当然,他们也申请了数万项专利,他们并不是说所有的专利都应该被禁止,因为氢对全人类都有好处。

日本政府首先将氢能发展作为国家战略,并制定了“三步走”战略。到2025年,将扩大氢的使用范围,全厂约有140万台氢动力发电机组,家庭有560万台分布式发电机组,相当于日本家庭的十分之一。

到2030年,将全面建立氢能供应系统,到2040年,将设定实现零二氧化碳排放氢供应系统的目标。

当然,这主要是为了捕获、封存或利用煤或化石能源制氢中的二氧化碳来实现这一目标。

韩国也已经开始发展氢燃料电池和氢能,并计划到2020年建立80个加氢站。

(2)中国氢能发展的优势是什么?首先,国家非常重视氢能工业的发展。

早在2006年,氢能和氢燃料电池实际上就被列入了国家的长期科学发展计划。

后来,氢能和燃料电池汽车也被作为中国2025年国家节能和新能源汽车路线图的主要发展方向。

2016年,国家发展和改革委员会和国家能源管理局联合发布了《能源技术革命创新行动计划》(2016-2030年),其中还包括氢能和燃料电池应用。

中国2019年的《政府工作报告》提出,“应促进充电和加氢等设施的建设。

“目前,氢能和氢燃料电池汽车的整体应用已经达到高潮。现在,氢燃料电池汽车的研发和商业试运行似乎都已经在北京、上海、天津,包括湖北、重庆、浙江和广东开始。

事实上,中国的制氢工业基础仍然很强,制氢能力居世界首位。

当氢还没有被用作重要的能源时,它被广泛用作催化剂和还原剂,例如氨精制和氢化。我们的年生产能力约为2500万吨氢气,生产能力超过2000万吨,居世界首位。

这里97%的氢来自化石来源。煤气化产生1000多万吨氢气,天然气产生约300万吨氢气,工业副产品氢气产生约800万吨氢气,包括电解水产生约100万吨氢气。

当然,我们工业副产品氢气的纯度现在可以达到99.999%。中国未来发展氢气的潜力巨大,市场巨大。只要我们使用乘用车、商用车、港口用卡车和物流车辆,总数就非常大。

(3)许多地方都在争夺氢能的发展。我国氢能产业正在进行区域布局。现在20个省市正在制定氢能和氢燃料汽车的发展规划,已经形成6个地区。华东、华中、华南、华北、东北、西南等六大氢能和氢燃料汽车产业集群已经形成,上海、如皋、佛山、张家口、武汉等代表性城市已经形成。

我们知道上海汽车集团首先推出乘用车、轻型卡车等。在氢燃料电池汽车中,其110千瓦氢燃料电池堆技术相对成熟。

此外,在广东佛山,有一个叫郭旭的人,他是副市长。我们称他为氢能市长。我们高度重视氢能的发展,将其视为未来战略性新兴产业发展。

他在佛山云浮建立了氢能和氢燃料汽车示范区。四个氢站已经投入运行,2019年还将有几个投入生产,其中包括三个在这里建设的基地,一个佛山天才,包括佛山云浮,以及广东新能源汽车基地,包括佛山南海。

他建立了三个基地。

张家口是国务院批准的冬奥会可再生能源示范区。加氢站将设在所有19个县和地区,氢燃料汽车将用于所有冬季奥运会。

此外,中国第一台自动氢燃料电池发动机将在这里大量投产。

当然,江苏省有如皋,它是联合国开发氢能的示范城市。如皋现在有两条30千瓦的反应堆生产线。

到“十三五”末,氢燃料电池需要几十万辆汽车,产值超过1000亿元。

另一个是山东,它提出了“氢气谷”的概念,这是省委、省政府的综合号召,并制定了总体规划。

为什么?首先,它拥有全国最大的电解铝产量,并产生更多的副产品氢气。第二,它有4400万吨焦炭,每吨焦炭有400立方米焦炉煤气,含55%的纯氢。此外,其氯碱工业发达的工业副产品氢气非常好,其煤炭具有很强的制氢能力。第三,它的高速公路掌握在一家国有企业手中。高速公路上有120个服务站可供规划。这里很容易布置加氢站来形成示范。此外,它是一个很大的区域系统,也非常靠近山西。可以实现通过管道网络输送氢气的想法。

它的海岸线很长,海上风力涡轮机的发电能力可用于制氢。最重要的是,山东出现了一个对氢着迷的人——山东董事长谭旭光,他现在是山东重工集团和中国重汽集团的董事长。

他在很多年前就意识到柴油发动机将来可能会被氢发动机取代,他将开始氢发动机的研发。

所以这些年来,他几乎一直在国外,悄悄地购买巴拉德的股票。后来,他获得了巴拉德19.9%的股份,成为最大的相对股东。

他使用加拿大巴拉德的燃料电池技术,希望迅速建立氢能和氢燃料电池发动机工业。现在看来,它正在进行中,而且有很大的决心。他计划在这个研发平台上投资500亿元。

目前,中国氢能产业发展前景广阔,但要实现快速健康发展,有必要改变氢能生产主要依赖化石能源、清洁能源制氢、氢气作为能源规模仍然相对较小的现状。

克服质子交换膜组件、发动机、传感器等氢核心产品的技术难题,解决氢传输网络系统不成熟、商业应用不足等实际问题。

我们如何利用现有条件降低制氢成本?如何促进氢能产业链的发展和商业化?干勇院士对中国氢能开发利用的见解?中国氢能产业如何突破?(1)为促进氢能产业链的发展,氢能产业示范区的布局还多一点,在国内氢燃料电池上快一点,在使用氢能时一定不能先车后氢,至少车和氢要同步。

我们认为氢系统应该先走,这被称为“军队和马匹不动,谷物和饲料先走”。可以说,它将有力地推动燃料电池和燃料电池汽车。否则,欲速则不达。

由于氢能产业链长,跨越能源和化工的许多领域,氢系统也非常复杂,所以要推动整个氢产业链的发展,就必须以企业为主体,也要有资金为环节,集中国内优势单位加强团队实力,然后拿出整个氢产业链的规划。

在氢燃料电池汽车的发展中,氢能供应系统应首先有序发展。

当然,我们希望最好是根据氢能的特点、能源禀赋、环境条件和技术能力来规范氢能、氢能的发展方向和每个地区的发展规划。

我们认为广东、香港、澳门和海湾地区可以作为加氢供应网络基地。长江三角洲可以同时开始建设氢能、燃料电池和管网。在技术和环境的驱动下,形成辐射长江流域的综合氢走廊。海南的地区很有意思,它可以封闭,它有一条环岛公路,它已经制定了计划,2030年后不允许给该岛提供燃料,它想保持其整个蓝天白云的环保优势,此时它可以布局,氢燃料汽车在其环岛公路加氢站布局,所以它可以制定这样的应用策略。

山西是一个能源大省。它每年出口6亿吨煤。它非常希望将来不再出口煤炭,而是出口清洁能源。因此,从山西的煤中生产氢气和从山西的煤中生产氢气到周围地区将是非常美好的。

然而,有一个重要的技术突破,即捕获、收集和利用化石能源制氢过程中产生的二氧化碳。

如果这个问题能得到解决,这项技术能被突破,它将在世界上树立一个很好的榜样。迟早,人类会把它分解。

像云南一样,有丰富的水资源和许多有色金属资源的废弃矿区。因此,德国人最近来说,“嗯,有成千上万的废矿,如铜矿和锡矿。制氢后,氢可以储存在这里。”

你的水和电非常丰富。每年有300亿千瓦时电力的水被丢弃。它储存在哪里作为制氢的能量储存?储存在废矿里,成本很低。

(2)建立国家氢能重大项目,开创氢能重卡时代。我们建议设立一个国家重大项目,解决产业链中的主要技术设备和工程问题,如70 MPa液体储罐的氢气管网和大规模制氢技术,包括该地区的制氢、这三大技术系统的一些重要技术问题以及一些材料和设备。

中国有许多港口拥有密集的重型柴油车辆。张家港、黄骅港、连云港和青岛港都是重化工区。

唐山港有1亿吨以上的钢材,黄骅港和邯郸也有5000万至6000万吨的钢材。山东省临沂市是最大的柴油车辆密集物流基地。

我们提出了中国发展氢能和氢燃料电池汽车的技术路线。我们相信氢能重型卡车的时代应该开始了。我们提出了这样一个口号,以促进氢能和氢燃料电池汽车的发展,并优先发展氢能商业物流汽车。

现在,丰田、尼古拉和现代已经开始在重型卡车上取得突破。

国内山东柴蔚也专注于重型卡车和大功率氢燃料电池。它计划建造一个200千瓦的氢燃料电池,在海南,我们都目睹了它与神华集团签署了一项战略框架协议,为重型矿车建造一个350吨的氢燃料电池。

让我们看看我们的主要港口,从唐山港、天津港、大连港、青岛港、上海港等。2019年1月,一个月内,其货物运输量巨大,从5000万吨到9000多万吨不等。

根据60%的公路运输比例,总重量估计为2.36亿吨和800万标准集装箱。

如果是每车运输30吨的重卡,运距1000公里,单车消耗柴油250公斤,那么这样一看,要达到1600万次,要把这些货物运完消耗柴油要到400万吨。如果每辆车运输30吨重型卡车,距离1000公里,而一辆车消耗250公斤柴油,那么运输这些货物将需要1600万次,消耗400万吨柴油。

400万吨的排放量是巨大的,每月转化240万吨氢气,因此按100公里和15公斤的重量计算,消耗的氢气量为3000万吨。

3000万吨氢气产生后,我们将减少近4亿吨二氧化碳排放。

因此,在物流密集的港口地区,必须首先启动氢系统的建立和重卡氢燃料汽车的试运行。

(3)充分利用废弃电力,降低制氢成本。我国确实在可再生能源方面做出了巨大努力。我们在风力发电、光伏电池、水电、生物质能,包括核能方面取得了快速进展。

尤其是风能和光伏电池,是仅有的两种。目前,世界上近一半的装机容量已经建成。

中国每小时有2000块太阳能电池板在建造和安装,每小时有两个风扇在建造,速度非常快。

但是弃风弃水弃光的现象非常严重。为什么?风能和光伏等可再生能源不稳定,因此许多地方建造的风能和光伏没有得到充分利用。

此外,很难连接到国家电网。我们每年丢弃大约1000亿千瓦小时的电力。这部分作为制氢的能源非常有益。成本很低。它是多余的,我们已经把它收集回来了。

它还能产生大量的氢,每年可使用约224亿立方米。

在制定氢能发展国家战略时,该国应充分利用目前用于抛弃光、风和水的1000亿千瓦小时的电力。

包括优先使用工业副产品氢气,工业副产品氢气是多少?一千万吨。

我们需要好好利用这两个“1000”。

例如,在吉林白城,将建设3000万千瓦的风电、风电和光伏发电,我们可以制定一些以氢为载体的新能源开发技术路线。制氢技术采用碱性电解水工艺。最终,氢的成本约为每公斤18-20元(含税),从而为加氢站提供了一定的利润、商业运营模式和空的进一步成本降低。

因此,从人口稠密的港口地区的物流或重型卡车出发,建立氢能系统作为解决当前雾霾或环境紧迫问题的基础,我认为目前的发展路线更好。

当然,我们也支持氢燃料电池的研究和开发,但是你们必须具有相当的竞争力和持续的研究和开发能力。你必须赶上国外氢燃料电池的水平,增加功率,提高运行质量,降低成本。

中国是一个工业化进程非常快的国家。对于我们来说,建立一个高效合理的氢能系统,促进可再生能源的利用,改善人类的生活环境,提高生活质量尤为重要。

使用氢系统后,我们的电网将更加智能、高效、合理和节能。

以氢能重型卡车时代的推进为代表,是推进氢能和氢燃料电池事业和产业的更好途径。

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