氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能作为一种可再生的的二次能源,具有来源广泛、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等诸多优点。
一、国内外氢能产业发展趋势
目前,已有超过20个国家发布或制定了“国家氢能战略”,欧、美、日、韩等发达国家和地区很早就看好氢能的发展,积极抢占氢能产业链以及各技术环节的制高点。我国也高度重视氢能产业发展,今年3月,国家发改委、能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,将氢能规划上升至了更宏观的能源层面。
我省也出台了《河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》《河南省“十四五”战略新兴产业和未来产业发展规划》,明确将氢能与新型储能作为前瞻布局的六大未来产业之一,规划建设郑汴洛濮氢能走廊,加快氢能全产业链研发和一体化布局。
二、氢能产业技术现状及我省基础优势
氢能产业链条长,从上游的氢气制取,到中游的氢气储存和运输,再到下游的加氢以及综合应用,涉及到能源、化工、交通等多个行业,每一个关键环节的突破和产业化,都能为经济发展提供有力支撑。
(一)氢气制取。目前主要有三种主流制氢途径:一是以煤炭、天然气为代表的化石能源制氢;二是以煤焦化、氯碱工业为代表的工业副产制氢;三是电解水制氢。受经济成本和技术水平制约,中短期内我国氢气来源仍将以化石能源制氢为主,以工业副产氢作为补充。随着可再生能源发电成本的逐步下降,电解水制氢将成为未来绿氢大规模制取的主要方式。
我省是化工大省,煤焦炭、烧碱、合成氨等产业年副产氢气约55万吨,品质较好、价格较低,可以为初期氢能产业发展提供充足保障供应。除了工业副产制氢,我省还具备可再生能源制氢的资源条件。
(二)氢的储运。储运环节主要包括三种储氢方式:高压气态储氢、低温液态输送、材料储氢。材料储氢属于化学储氢方式,以固态金属或者有机液态氢化物的形式来储存,兼具前两种储氢方式的优点,发展前景很好。现阶段,我国主要是以高压气态长管拖车运输为主。随着氢能大规模应用,要实现长距离、跨地区氢能运输,管道输氢是最适合的方式。除了专门的输氢管道,国外如德国以及我国有些地区,已经在开展天然气管道掺氢。我省在氢的储运方面,开发出了部分储运装备及关键器件产品,并实现了产业化。洛阳双瑞特装在公路运输及加氢站用的高压储氢瓶,以及车载储氢用的35MPa/70MPa储氢瓶研发制造上,已经取得部分成果。
(三)氢气加注。加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节,是为燃料电池汽车充装燃料的专门场所。全国已建成加氢站超过250座,约占全球数量的40%。我省在加氢装备研发方面,实力较强。郑州高新区的正星科技,在加氢站设备研发、油氢合建站建设等领域,在国内处于优势地位,产品覆盖了国内将近40座加氢站。
(四)氢能应用。随着顶层政策设计和技术进步,氢能应用领域将向多元化拓展,除作为化工原料外,在交通运输、钢铁冶炼、分布式发电、热电联供、储能等场景的应用将越来越广泛。氢燃料电池是目前工业场景之外,氢能利用的最主要形式。我国初步掌握了燃料电池系统的关键技术,燃料电池系统国产化程度提高到了80%左右,但总体技术水平仍然落后于欧美日韩。我省在氢燃料电池产业链中,具备了一定的研发积累。新乡豫氢动力在省重大科技专项支持下,2019年开发出系列化燃料电池系统,最高效率达到60%,可实现零下30℃无辅助冷启动,设计寿命1万小时。
此外,作为现阶段氢能高效利用的最佳突破口,氢燃料电池汽车产业蓄势待发。2020年9月,国家五部委联合下发《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》;2021年8月,第一批上海、广东、北京城市群获得批复;2021年12月,河南、河北城市群也获得了批复。全国初步形成了“3+2”的格局,2022年也被业界视为燃料电池汽车示范应用元年。郑州市牵头、以宇通客车为优势企业,在新乡、洛阳、开封、安阳、焦作范围内建设国家燃料电池汽车示范应用城市群。
三、工作方向
(一)实施一流创新课题。重点聚焦低碳制氢和氢气提纯、燃料电池关键材料和关键部件等领域,组织实施重大、重点科技项目。
(二)搭建一流创新平台。依托高校、科研院所、骨干企业布局建设中试基地、技术创新中心等平台,争创国家级平台,提升氢能产业集聚创新能力。
(三)培育一流创新主体。扶持壮大氢能领域科技型企业,培育高新技术企业和“专精特新”企业,推动我省相关的产品、关键零部件融入国内外氢能产业供应链。