氫標領航 安儲致遠——專訪中國工程院院士鄭津洋

李鵬. 氫標領航 安儲致遠—專訪中國工程院院士鄭津洋 [J]. 太陽能, 2022(5):7-13.

2021年11月18日，中國工程院2021年當選院士名單揭曉，鄭津洋是機械與運載工程學部11weidangxuanyuanshizhiyi。suiranbizheyuzhengyuanshiciqianbingbuxiangshi，danduitayoujiaoweishenkedeyinxiang，zhuyaoshiyinweitazaiguoneijiaozaojinxingleqingneng，tebieshigaoyachuqingxiangguanjishudeyanjiu；此外，鄭院士自2004年至今已在本刊的姊妹刊《太陽能學報》先後發表了12篇學術論文，是《太陽能學報》的資深作者之一。筆者在與中國可再生能源學會副理事長、氫能專委會主任蔣利軍進行工作交流時得知，他與鄭院士是相識多年的老朋友，於是在他的引薦下，我們於2022年3月5日一起拜訪了鄭院士，並對鄭院士進行了專訪。

新頭銜是榮譽更是責任

　　我們首先對鄭津洋老師當選中國工程院院士表示祝賀，對於如何看待這個新頭銜，鄭院士說道：“新xin頭tou銜xian是shi榮rong譽yu更geng是shi責ze任ren。因yin為wei以yi前qian沒mei做zuo院yuan士shi時shi

，人ren家jia對dui我wo的de期qi望wang值zhi沒mei有you現xian在zai那na麼me高gao，現xian在zai期qi望wang值zhi一yi下xia就jiu提ti高gao了le
，而er我wo的de水shui平ping進jin步bu又you沒mei那na麼me快kuai，實shi際ji上shang就jiu是shi期qi望wang值zhi跟gen我wo現xian在zai水shui平ping之zhi間jian的de差cha距ju拉la大da了le，所suo以yi現xian在zai對dui我wo來lai說shuo
，更geng重zhong要yao的de是shi加jia強qiang學xue習xi
，不bu斷duan進jin步bu。現xian在zai這zhe個ge頭tou銜xian讓rang我wo覺jiao得de自zi己ji責ze任ren更geng大da，需xu要yao對dui自zi己ji提ti出chu更geng高gao的de要yao求qiu”。

　　鄭院士送給蔣利軍老師和筆者一本《過程設備設計》(第五版)
，這本由他主編的高等院校優秀教材已經使用了20年。在學科建設方麵，鄭院士有2個夢想：一個是現在的《過程設備設計》(第五版)在其有生之年可以更新至第八版或以上版本，現在是每5年更新一次版本
，他希望能再工作至少15年
，以持之以恒的態度去做這件事情
；另一個是他希望能夠創建一個國家級科研平台

，因為他所在的專業和學科已經被評為國家一流本科專業、國家重點學科，但至今還沒有一個國家級科研平台
，他在努力參與構建這樣一個能夠體現國家戰略科技力量的新平台。

　　鄭院士表示，中國工程院能源學部主任蘇義腦院士曾送他9個字——“搭舞台
，唱大戲
，寫劇本”
，雖然非常通俗，但他覺得非常受用。“搭舞台”就是要有國家級的平台，這個他們現在是缺失的；“唱大戲”是指他們一直在做國家“973”“863”計劃項目；“寫劇本”是說他們也做了一些工作，比如，參與“863”計劃、國家重點研發計劃指南的起草。“當了院士以後，戰略谘詢的任務可能會很多，這也是中國工程院對我們這些院士的要求。”鄭院士說道。

　　今年鄭院士承擔了中國工程院戰略研究與谘詢項目——我(wo)國(guo)氫(qing)能(neng)承(cheng)壓(ya)設(she)備(bei)風(feng)險(xian)分(fen)析(xi)和(he)對(dui)策(ce)。鄭(zheng)院(yuan)士(shi)認(ren)為(wei)，隨(sui)著(zhe)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)規(gui)模(mo)擴(kuo)大(da)，應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)增(zeng)加(jia)
，氫(qing)能(neng)承(cheng)壓(ya)設(she)備(bei)的(de)種(zhong)類(lei)和(he)數(shu)量(liang)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)，呈(cheng)現(xian)出(chu)極(ji)端(duan)化(hua)(如壓力高達140MPa
、溫度低至-253℃)、輕量化發展趨勢。近幾年
，發生在美國、韓國、挪威、zhongguodeqingqixieloubaozhashigubiaoming，qingnengchengyashebeianquanshiguoneiwaiqingnengchanyefazhanmianlindegongtongtiaozhan。weibaozhangrenminshengminghecaichananquan，cujinqingnengchanyejiankangfazhan，jidailiqingwoguoqingnengchengyashebeifazhanxianzhuang，shenrufenxiqimianlindefengxian，bingtichushihewoguoguoqingdefangkongcelve。

　　鄭zheng院yuan士shi表biao示shi，人ren才cai培pei養yang是shi他ta最zui基ji本ben的de工gong作zuo之zhi一yi
，在zai帶dai領ling團tuan隊dui時shi需xu給gei年nian輕qing人ren提ti前qian布bu局ju，加jia以yi培pei養yang
，給gei他ta們men更geng多duo曆li練lian和he積ji累lei經jing驗yan的de機ji會hui。以yi前qian自zi己ji是shi在zai探tan索suo走zou什shen麼me路lu，是shi在zai“找路”，如今在蔣利軍
、陳長聘等老師指引下，路已經找到了；那麼在接下來“趕路”過程中，他認為自己是在“領路”；等年輕人成長起來後，他表示會及時“讓路”。

　　鄭院士以前是浙江大學能源工程學院副院長
，但他更多時間是在科研與教學一線
；現在當上院士後，他就辭去了副院長職務，讓位給年輕人，讓他們去鍛煉
，自己則心無旁騖地投入到教學和科學研究中。鄭院士生活、工作都很規律
，但基本沒有假期的概念。如果不外出，他每天早晨堅持健步走10000步

，然後去辦公室或實驗室，並且每天要至少看一篇文獻，晚上10:00左右按時休息

，以保證充沛的工作精力。

為什麼氫能成為科技新熱點？

　　近年來，氫能成為國內外一個新的科技熱點，其中主要原因是什麼？對此，鄭院士認為，主要包括以下幾方麵的原因：

　　1) 首先並不能簡單地將氫氣理解為氫能。氫氣既是無碳原料
、長時儲能介質
，又是清潔能源。而氫能作為能量密度高
、來源多樣、清潔環保、應用廣泛的二次能源，可實現電、氣、熱等不同能源形式的相互轉化
，是構建以清潔能源為主的多元能源供應體係的重要載體，在交通、運載、建築、儲能、電力等領域具有廣闊的應用前景。因此，氫能的開發和利用已經成為新一輪世界能源技術變革的重要方向。

　　2)中國需要氫能。目前中國能源短缺是無法回避的客觀現實，2020年中國73%的石油和43%的天然氣依賴進口；同時，由於化石能源消費較大導致中國成為全球最大的碳排放國
，2020年碳排放量占全球碳排放總量的30.7%。近年來
，中國汽車保有量暴增，截至2020年底，機動車保有量達3.72億輛，其中，汽車為2.81億yi輛liang
，汽qi車che尾wei氣qi排pai放fang成cheng為wei環huan境jing汙wu染ran的de主zhu要yao來lai源yuan。能neng源yuan安an全quan要yao求qiu能neng源yuan來lai源yuan具ju有you多duo樣yang性xing，而er保bao護hu環huan境jing要yao求qiu零ling碳tan排pai放fang
，多duo種zhong需xu求qiu催cui生sheng了le新xin興xing產chan業ye，比bi如ru，氫qing燃ran料liao電dian池chi交jiao通tong運yun輸shu(汽車
、飛機
、船舶等)、氫發電
、氫儲能、氫冶金等。大規模可再生能源發電需要解決調頻調峰問題，需要長時間、大(da)容(rong)量(liang)的(de)儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)支(zhi)撐(cheng)
，但(dan)目(mu)前(qian)如(ru)抽(chou)水(shui)蓄(xu)能(neng)等(deng)儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)還(hai)難(nan)以(yi)做(zuo)到(dao)
，而(er)大(da)容(rong)量(liang)儲(chu)氫(qing)是(shi)一(yi)種(zhong)較(jiao)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)方(fang)式(shi)。因(yin)此(ci)，發(fa)展(zhan)氫(qing)能(neng)是(shi)我(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型(xing)升(sheng)級(ji)

、保障能源安全、應對氣候變化、實現“雙碳”目標的戰略選擇
，我國政府也因此出台了一係列支持政策。

　　特別應該注意的是，我國提出“雙碳”目標不僅是保障能源安全、yingduiqihoubianhuadexuyao，yeshiweilaichanpinkaifahuoguojimaoyidexuyao。yinweiwomenbujinmianlintanshuiwenti，erqiechanpinshengchanguochengdetanpaifangyejiangchengweichanpinjibenshuxingdeyigekaohezhibiao。biru，boyingongsizaicaigoulingbujianshiyijingkaishikaolvtanpaifangwenti；豐田汽車正在追求3個“零”的目標，即生產原料、生產過程
、使用過程均“零”碳排放。未來，高品質的低碳產品將更具有市場競爭優勢。

　　3)由於各國國情不同，國際上氫能的發展模式呈現多樣化態勢。德國
、法國、英國、荷蘭等國家將氫能作為深度脫碳的重要工具；而日本、韓國等國家將氫能作為新興產業製高點；美國
、加拿大等國家將氫能作為中長期戰略技術儲備；澳大利亞
、新西蘭、俄羅斯等國家則將氫能作為資源出口創彙新增長點。

　　正是由於這些國內外社會政治經濟發展新形勢，使氫能成為近年來科技發展的新熱點
，並將持續下去。

當前全球氫能產業整體處於示範應用階段

　　對於當前全球氫能產業發展整體處於什麼階段這個問題，鄭院士表示：全球氫能產業目前整體處於示範應用階段，多數氫能技術仍處於示範或原型階段。比如
，液態儲氫、固態儲氫、有機液體儲氫
、天然氣管網摻氫

、燃氫輪機、可應用於重型道路車輛的氫燃料電池等技術均處於示範階段；而可應用於船舶、火車、飛機等的氫燃料電池技術處於原型階段。

　　提高氫能全產業鏈的技術經濟性和市場競爭力是亟待解決的問題。美國能源部預期氫能2030年的發展目標為：1kg氫的生產和輸運成本均達到1美元；重型車輛用燃料電池的壽命為25000h，成本為80美元/kW
；電解槽的壽命為8萬h，成本為300美元/kW。如果能夠實現製氫成本與輸運成本均為1美元/kg，則與天然氣相比，氫氣就具有了競爭力。

　　相較於國外，國內的氫能產業發展水平如何
？對此鄭院士認為，中國氫能產業總體處於全球第二方陣的前列，並在變壓吸附提純氫
、大容量高壓儲氫、固態儲氫、供氫量噸級以上加氫站建設等方麵走在國際前列；而且在北京2022年冬奧會上實現了氫燃料電池汽車應用規模、應用場景

、保障服務及管理創新等多重突破；北京大興氫能科技園站的日加氫能力達到4.8t，為全球最大。總體來說，中國仍然是氫能技術設備進口國，部分關鍵材料
、核心零部件、關鍵裝備仍需要依賴進口，如碳紙
、加氫槍
、氫流量計
、氫安全閥
、液氫容器等。

綠氫具有規模化應用的潛力

　　製氫有多種技術路線，哪種技術最有可能先實現規模化
、產業化應用？可再生能源電解製綠氫是否具有這樣的潛力？該技術還有哪些重點難題需要攻克

？

　　針對上述疑問，鄭院士表示，天然氣重整製氫


、煤氣化製氫、甲醇裂解製氫等技術已實現規模化生產，單套裝置每小時產氫量達幾十萬m3
，但有溫室氣體排放，屬於“灰氫”；而將碳捕集封存後再利用則屬於“藍氫”
；水電製氫
、風電製氫、光伏發電製氫等技術製得的氫則屬於“綠氫”。中國2021年的產氫量超過3000萬t
，位於全球第一。綠氫具有規模化應用的潛力。縱觀全球已發布的國家氫能戰略，遠期發展目標均以綠氫為主；堿性電解槽是目前技術最成熟、製氫規模最大、商業化程度最高的電解水製氫技術，可穩定運行10～20年，已能實現約2000Nm3/h的工業化製氫生產。

　　綠氫技術目前麵臨的難題主要有：如何實現可再生能源低成本、大規模發電技術和低能耗、大規模電解水製氫技術(電解水電極催化技術、隔膜技術等)。目前，大型水電解槽產氫氣量為1300～2000m3/h
，但從大規模能源利用的角度來看，這樣的產氫氣量仍太小。使用大量電解槽製氫
，比如上百個，雖然可以提高產氫氣量，但可靠性、安全性等麵臨挑戰。因此，提高電解槽製氫產氣量是一個很重要的目標。當前將產氫氣量提高至3000m3/h
，技術難度仍非常大，在工藝
、材料
、係統結構設計及其穩定性和可靠性等多方麵都需要改進。

　　目前電解水製氫的能效約為65%～80%，可以滿足工業應用，但氫氣作為能源則必須考慮整個係統的能效。首先
，如果燃料電池的電效率為50%，則係統的效率約為32.5%～40.0%，能量轉化效率太低；其次，相較於火電成本
，目前可再生能源製備綠氫的成本還是較高
；再者，大規模可再生能源製氫麵臨電力波動性的問題，這要求製氫設備能夠在電力功率波動5%～150%範圍內穩定產出氫氣；最後
，要解決除氫氣就地消納外麵臨的大規模、長距離輸運難題，這些都是技術性的挑戰。

不斷攻克氫氣安全儲運難題

　　氫qing氣qi的de儲chu運yun是shi氫qing能neng技ji術shu的de重zhong要yao環huan節jie，而er安an全quan問wen題ti至zhi關guan重zhong要yao
，鄭zheng院yuan士shi在zai這zhe方fang麵mian進jin行xing了le大da量liang研yan究jiu。氫qing氣qi儲chu運yun的de難nan點dian有you哪na些xie？取qu得de了le哪na些xie成cheng果guo？目mu前qian研yan究jiu或huo計ji劃hua研yan究jiu的de方fang向xiang是shi什shen麼me？

　　鄭院士坦言，他不能忘記的是，早在2002年，正是蔣利軍等老師把他領進了儲氫研究的大門
，並持續深入研究了20餘年，才取得了一些成就。氫能應用的關鍵在於儲氫技術，即如何實現安全
、高效、經濟的氫氣儲存。當前，儲氫方式主要有氣態儲氫
、液態儲氫和固態儲氫這3種

，相較而言
，高壓氣態儲氫具有設備結構簡單、充裝和排放速度快、溫度適應範圍寬等優點
，是世界各國優先重點發展的儲氫技術。

　　儲氫技術目前主要存在以下技術難點：高壓儲氫容器的壓力高達98MPa，高壓氫氣易引起材料氫脆，造成容器突然斷裂甚至爆炸
，危害極大
；此外，由於氫氣分子小，易泄漏
，高壓密封難
，侵入傳感材料的氫會導致檢測信號漂移，高壓氫環境應變檢測難度大。2002nianzhiqian，woguoqueshaocailiaogaoyaqingcuiyuanweijiancenengli
，wufahuoderongqiyanzhishijixudecailiaozaigaoyaqingqihuanjingzhongdelixuexingneng。gaoyachuqingrongqiqingqichongfangpinfan，qingcuiyingxiangyinsuduoqiejizhifuza
，kangqingcuishejijizhizaocunzaihendanandu。zaiwoguo，yalichao35MPa的儲氫容器長期處於空白，嚴重製約氫能發展。

　　通過國家縱向支持和企業橫向合作，鄭院士帶領團隊取得了卓越的科技成果：針對高壓氫脆原位檢測難題，攻克高壓氫氣動密封、高壓氫環境應變傳感等關鍵技術，發明140MPa材料高壓氫脆原位檢測裝置
，使我國成為擁有140MPa材料高壓氫脆原位檢測技術的3個國家之一

；牽頭起草了金屬高壓氫脆檢測評價方法的國家標準，並牽頭製定了首部高壓儲氫容器產品國家標準；建立了首個國產材料高壓氫脆數據庫，為氫能高壓儲運設備研製提供了關鍵基礎數據。　　　

　　針(zhen)對(dui)抗(kang)高(gao)壓(ya)氫(qing)脆(cui)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)難(nan)題(ti)
，鄭(zheng)院(yuan)士(shi)團(tuan)隊(dui)提(ti)出(chu)以(yi)抗(kang)氫(qing)脆(cui)焊(han)接(jie)薄(bo)內(nei)筒(tong)為(wei)核(he)心(xin)的(de)全(quan)多(duo)層(ceng)高(gao)壓(ya)儲(chu)氫(qing)容(rong)器(qi)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)，與(yu)高(gao)壓(ya)氫(qing)氣(qi)接(jie)觸(chu)的(de)薄(bo)內(nei)筒(tong)采(cai)用(yong)抗(kang)高(gao)壓(ya)氫(qing)脆(cui)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)材(cai)料(liao)，其(qi)餘(yu)則(ze)采(cai)用(yong)普(pu)通(tong)高(gao)壓(ya)容(rong)器(qi)用(yong)鋼(gang)。該(gai)技(ji)術(shu)利(li)用(yong)薄(bo)內(nei)筒(tong)抗(kang)氫(qing)脆(cui)，內(nei)筒(tong)厚(hou)度(du)約(yue)占(zhan)筒(tong)體(ti)總(zong)厚(hou)度(du)的(de)1/8，通過厚鋼帶層承載，鋼帶逐層交錯螺旋纏繞在內筒外

，製造經濟簡便；采用鋼帶纏繞引起的預壓縮應力，提高容器疲勞壽命


；通過全多層技術實現了容器中氫氣泄漏在線監測的全覆蓋。

　　qituanduihaifaminglexiaokongneizhishiqumianouhechaoshengxiangkongzhenjiancejishu，jizaichuqingrongqifuyizhouqinei，tongguotezhidejianceshebei
，shenruchuqingrongqineibuduirongqianquanzhuangtaijinxing“體檢”，解決了全多層高壓儲氫容器氫致損傷無損檢測難題

，打通了全多層高壓儲氫容器從設計、製造、jianyanjiancedequanjishulian

，tongshijiejueleqijingjixingyuanquanxingdadaopinghengdewenti。qituanduizaichezaiqingzhigaoyachuqingjishuyanfafangmianyehuodeleyixiliechengguo

，kaifalesuicheyundongdegaoyaqingqiping，xuyaokaolvhuozai

、頻繁快充、碰撞等極端服役條件下的安全性
，為此其團隊發明了纖維全纏繞複合材料高壓氫氣瓶性能預測係列方法，實現了高壓氫氣瓶強度-壽命-耐火多維協同設計製造
，並主導製定了高壓氫氣瓶產品國家標準。

　　基於上述創新性技術，成果轉化和落地也在有序推進。鄭院士牽頭製定了高壓儲氫主要國家標準9項，參與製定國家標準27項

、聯合國全球技術規範UNGTR13等國際標準5項，有力推動了行業的科技進步及產業發展。

　　在豐田常熟加氫站，以及為北京冬奧會服務的中石化北京慶園街加氫站

、王泉營加氫站
，鄭院士團隊主持研製的98MPa高壓儲氫容器正在安全服役，不僅容積達到1m3，為(wei)世(shi)界(jie)最(zui)大(da)
，而(er)且(qie)成(cheng)本(ben)低(di)
，同(tong)時(shi)，在(zai)線(xian)檢(jian)漏(lou)功(gong)能(neng)也(ye)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)了(le)容(rong)器(qi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)。該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)已(yi)應(ying)用(yong)於(yu)氫(qing)能(neng)高(gao)壓(ya)儲(chu)運(yun)全(quan)行(xing)業(ye)，該(gai)用(yong)戶(hu)包(bao)括(kuo)中(zhong)石(shi)化(hua)集(ji)團(tuan)、國家能源集團、長城汽車
、日本岩穀公司等國內外知名企業，核心裝備在我國加氫站建設、氫燃料電池汽車發展中發揮著不可替代的關鍵作用
，該技術於2021年獲國家科技進步二等獎。

　　鄭院士團隊目前的主要研究工作有：承擔國家重點研發項目——加氫關鍵部件安全性能測試技術及裝備研究”；針對加氫站氫氣泄漏、自(zi)燃(ran)及(ji)加(jia)氫(qing)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)的(de)斷(duan)裂(lie)等(deng)突(tu)出(chu)問(wen)題(ti)，聚(ju)焦(jiao)加(jia)氫(qing)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi)，自(zi)主(zhu)研(yan)製(zhi)測(ce)試(shi)裝(zhuang)備(bei)，製(zhi)訂(ding)技(ji)術(shu)標(biao)準(zhun)，構(gou)建(jian)檢(jian)測(ce)平(ping)台(tai)，為(wei)保(bao)障(zhang)加(jia)氫(qing)站(zhan)安(an)全(quan)提(ti)供(gong)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)和(he)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)支(zhi)撐(cheng)。

　　guanyulinqingcailiaojiqijiduantiaojianxiadeshiyanyanjiu
，jianglijunlaoshiyuzhengyuanshijinxinglejiaoweishenruerzhuanyedetaolun。qingnengzhuangbeideanquanxingyucailiaodexuanzemiqiexiangguan，zhengyuanshibiaoshi
，tajihuazhidingyigekejinxingdiya、中壓、高壓、超高壓臨氫材料選擇的標準或指南，目前中國還沒有這樣的標準或指南。他正在參與修訂GB50177—2005《氫氣站設計規範》，許多問題亟待解決，比如
，需要弄明白什麼條件下可以使用低合金鋼
，什麼條件下可以使用高合金鋼

？雖然美國航空航天局(NASA)發(fa)布(bu)過(guo)臨(lin)氫(qing)材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)用(yong)指(zhi)南(nan)，但(dan)該(gai)指(zhi)南(nan)對(dui)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)而(er)言(yan)並(bing)不(bu)全(quan)麵(mian)，因(yin)為(wei)其(qi)隻(zhi)是(shi)定(ding)性(xing)給(gei)出(chu)了(le)材(cai)料(liao)氫(qing)相(xiang)容(rong)性(xing)等(deng)級(ji)
，並(bing)未(wei)給(gei)出(chu)設(she)計(ji)計(ji)算(suan)必(bi)需(xu)的(de)臨(lin)氫(qing)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)數(shu)據(ju)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)自(zi)己(ji)製(zhi)定(ding)了(le)這(zhe)樣(yang)的(de)指(zhi)南(nan)，將(jiang)會(hui)對(dui)我(wo)國(guo)氫(qing)能(neng)行(xing)業(ye)產(chan)生(sheng)深(shen)遠(yuan)影(ying)響(xiang)。因(yin)為(wei)現(xian)在(zai)所(suo)有(you)的(de)製(zhi)氫(qing)裝(zhuang)備(bei)、儲氫裝備都涉及到材料選用的問題，必須要科學實驗數據作為支撐
，而且考慮到產業化應用，材料價格也是必須考慮的重要因素。

　　氫氣具有易燃、易爆、易滲漏的特性，要確保氫氣在超高壓
、低(di)溫(wen)等(deng)極(ji)端(duan)條(tiao)件(jian)下(xia)安(an)全(quan)應(ying)用(yong)
，相(xiang)關(guan)實(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)和(he)標(biao)準(zhun)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)，但(dan)一(yi)般(ban)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)不(bu)具(ju)備(bei)實(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)。蔣(jiang)利(li)軍(jun)老(lao)師(shi)認(ren)為(wei)中(zhong)國(guo)需(xu)要(yao)能(neng)支(zhi)撐(cheng)整(zheng)個(ge)國(guo)家(jia)氫(qing)能(neng)工(gong)業(ye)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)一(yi)個(ge)氫(qing)能(neng)安(an)全(quan)國(guo)家(jia)平(ping)台(tai)
，而(er)鄭(zheng)院(yuan)士(shi)具(ju)備(bei)相(xiang)應(ying)的(de)能(neng)力(li)和(he)條(tiao)件(jian)

，建(jian)議(yi)鄭(zheng)院(yuan)士(shi)參(can)與(yu)有(you)關(guan)國(guo)家(jia)平(ping)台(tai)的(de)建(jian)設(she)，通(tong)過(guo)廣(guang)泛(fan)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)獲(huo)取(qu)科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)
，為(wei)製(zhi)定(ding)標(biao)準(zhun)提(ti)供(gong)支(zhi)撐(cheng)。鄭(zheng)院(yuan)士(shi)坦(tan)言(yan)，他(ta)們(men)現(xian)在(zai)德(de)清(qing)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)正(zheng)加(jia)班(ban)加(jia)點(dian)地(di)進(jin)行(xing)實(shi)驗(yan)工(gong)作(zuo)，他(ta)願(yuan)意(yi)迎(ying)接(jie)新(xin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，但(dan)也(ye)倍(bei)感(gan)壓(ya)力(li)。

摻氫天然氣輸運已在小規模示範應用

　關於氫氣或摻氫天然氣管道輸運到戶，作為生活
、生產的清潔能源是否可行？還存在哪些問題？

　針對上述疑問
，鄭院士說，目前已有小規模示範應用。迄今為止
，荷蘭、德國

、法國、中國等國家先後開展了多個摻氫天然氣管道輸送係統應用示範項目。2004年，在歐洲委員會的支持下
，國際上首次開展了“NATURALHY”項目

，將氫氣注入高壓天然氣輸送管線，並通過配送管網輸送至最終用戶。該項目較為係統地研究了天然氣管道摻氫對包括天然氣輸送
、配送及用戶終端在內的整個係統的影響，為後續的摻氫天然氣管道輸送係統示範應用項目創造了良好的開端。2017年，英國開展了“HyDeploy”項目，向基爾大學專用天然氣網絡和英國北部天然氣網絡注入氫氣
，為住宅、教學樓、企業等供氣，探索在不影響終端用戶安全或改裝設備的情況下將氫氣混合到全國天然氣網絡中的可行性。2020年，澳大利亞開展了“WSGG”項目
，利用風/光電來電解水製氫，並將部分氫氣注入Jemena公司的新南威爾士州天然氣網絡，為當地居民供暖。

　　國內摻氫天然氣管道輸送係統的示範應用較少。2019年，國家電力投資集團公司與浙江大學合作
，在遼寧省朝陽市開展了摻氫天然氣管道安全關鍵技術驗證示範項目，進行電解水製氫-天然氣摻氫-工業級民用用戶供能示範
，為未來氫氣通過管網運輸提供經驗。

　　目前氫氣或摻氫天然氣管道輸運到戶存在的主要問題有：管材及其焊接接頭與純氫/摻氫天然氣相容性，純氫/摻氫天然氣管道抗氫脆設計製造技術，純氫/摻氫天然氣管道運維安全保障技術(如安全狀態監測檢測和評價技術、完整性管理技術等)，缺少純氫/摻氫天然氣管道技術實證平台。

　　當前有人認為天然氣摻氫不超過10%shuyunjiushianquande
，zhengyuanshirenweizheyangdeshuofashibukexuede。tianranqichanqingmianlindezhuyaoanquanwentishiqingcui
，cailiaochangqichuyulinqinghuanjingzhongyifashengsuxingjiangdi、疲勞裂紋速率加快
、斷(duan)裂(lie)韌(ren)性(xing)降(jiang)低(di)等(deng)性(xing)能(neng)劣(lie)化(hua)現(xian)象(xiang)，更(geng)有(you)甚(shen)者(zhe)會(hui)引(yin)發(fa)管(guan)道(dao)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)，危(wei)及(ji)管(guan)網(wang)運(yun)行(xing)安(an)全(quan)。摻(chan)氫(qing)天(tian)然(ran)氣(qi)在(zai)實(shi)際(ji)輸(shu)運(yun)過(guo)程(cheng)中(zhong)工(gong)況(kuang)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)，且(qie)混(hun)氫(qing)環(huan)境(jing)下(xia)，材(cai)料(liao)氫(qing)脆(cui)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)較(jiao)多(duo)
，與(yu)摻(chan)氫(qing)比(bi)、摻氫天然氣成分、應力狀態、管網原始狀態等均相關，不能簡單地通過摻氫比這個參數來判斷是否可以安全摻氫輸運。 

氫燃料電池汽車不是新能源汽車的終極方案，也非“死路一條”

　　氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)氫(qing)能(neng)終(zhong)端(duan)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)，也(ye)是(shi)當(dang)前(qian)氫(qing)能(neng)熱(re)點(dian)中(zhong)的(de)熱(re)點(dian)。新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)是(shi)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)應(ying)用(yong)的(de)主(zhu)要(yao)載(zai)體(ti)，據(ju)了(le)解(jie)
，北(bei)京(jing)冬(dong)奧(ao)會(hui)就(jiu)有(you)超(chao)千(qian)量(liang)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)作(zuo)為(wei)賽(sai)事(shi)服(fu)務(wu)用(yong)車(che)投(tou)入(ru)示(shi)範(fan)運(yun)行(xing)。有(you)人(ren)認(ren)為(wei)氫(qing)能(neng)是(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)的(de)理(li)想(xiang)零(ling)碳(tan)動(dong)力(li)能(neng)源(yuan)，即(ji)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)將(jiang)是(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)的(de)一(yi)個(ge)終(zhong)極(ji)方(fang)案(an)；還有一種觀點認為處於“嬰兒期”的氫燃料電池汽車，還存在成本高、動力性差、補能不便等諸多問題，與其他“少年期”的新能源汽車相比
，其並無競爭優勢，將是“死路一條”。

　　對dui此ci鄭zheng院yuan士shi表biao示shi，他ta不bu這zhe麼me認ren為wei。他ta認ren為wei，現xian在zai就jiu談tan新xin能neng源yuan汽qi車che終zhong極ji方fang案an為wei時shi過guo早zao，其qi實shi當dang前qian各ge種zhong新xin能neng源yuan動dong力li電dian池chi技ji術shu還hai在zai賽sai跑pao過guo程cheng當dang中zhong，氫qing燃ran料liao電dian池chi汽qi車che與yu其qi他ta新xin能neng源yuan汽qi車che相xiang比bi，各ge有you優you缺que點dian。氫qing燃ran料liao電dian池chi汽qi車che具ju有you能neng量liang密mi度du高gao(車身輕量化)、加注速度快、適用極冷環境、續航裏程長等優點，但也存在能源利用率低、汽車本身成本高、氫燃料貴、加氫站少等缺點。也就是說，在續航裏程、補能時間、低溫性能等方麵
，氫燃料電池汽車有優勢；而在動力性能、補能方便性等方麵
，其他新能源電動汽車有優勢。

我國氫能產業布局同質化嚴重

　　當前我國從中央到地方紛紛出台多種支持氫能產業發展的政策
，似有些“一哄而上”之嫌。政策扶持應該注意哪些問題
？產業配套標準是否能夠跟上技術的發展
？如何做好氫能產學研融合發展？

　　鄭院士認為，國家支持氫能發展是國家發展戰略的需要，各級政府出台一些扶持政策是值得肯定的
，但以下3個方麵的問題值得重視：

　　1)同質化突出。政府帶動市場發展下，絕大多數氫能發展規劃聚焦氫燃料電池汽車全產業鏈：氫源、加氫站
、核心零部件企業、整車廠。事實上，無整車龍頭企業和距離氫源比較遠的地區均不適合全產業鏈發展氫燃料電池汽車；無雄厚經濟實力和紮實產業基礎的地區，也不適合全產業鏈發展氫能。氫燃料電池汽車隻是氫能的一個重要應用領域
，應從大係統、多元應用角度對氫能進行布局。

　　2)重電池輕供氫。燃料電池、供氫係統是氫燃料電池汽車的2個核心部件。財政部、工業和信息化部
、科技部等5部委發布了《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》，僅對電堆、膜電極
、雙極板
、質子交換膜、催化劑、碳紙、kongqiyasuojidengjichucailiaoheguanjianlingbujianzaituiguangguochengzhongjinxingzonghepingjia
，youyizhekexiangshouewaibutie。yejiushishuo，shouyiqiyeweiranliaodianchiguanjianlingbujianqiye
，erbubaokuogongqingxitongjichucailiaoheguanjianlingbujianqiye，biru，shengchangaoyaqingqiping、高壓氫閥、高壓儲氫容器、抗氫脆/氫滲透材料等的企業，這不利於產業發展。

　　3)zizhuzhidingdebiaozhunshao。biaozhunshituidongchanyewenjianfazhandejibentiaojian
，zhengyuanshifeichangzhongshibiaozhunzhiding

，tarenweixingchengbiaozhunshijishuchengshudeyigezhongyaobiaozhi。guojiabiaozhundazhikefenwei3類：第1類是以自主技術為核心的國家標準；第2類是非等同采用國際標準的國家標準；第3類是等同采用國際標準的國家標準。我國的實際情況是第1類標準少，第2、3類標準多。標準製定麵臨的最大問題是缺乏數據和工程實踐案例作為支撐。

　　截至2021年12月，全國氫能標準化技術委員會已組織製定氫能國家標準40項
，其中，32項已正式發布，8項立項在研。相關標準基本涵蓋了基礎通用

、氫質量、氫安全、氫製備、氫儲運、qingjiazhuheqingnengyingyongdengfangmian
，weizhichengqingnengchanyeguifanfazhantigonglezhongyaozhicheng。zhengyuanshirenwei，xianyoudeqingnengbiaozhuntixishijiyuqingnengjiaotongyingyongjianlide
，nanyimanzuqingnengguimohua、多領域應用的需要
，亟待開展臨氫材料
、可再生能源製氫
、氫能安全可靠高效儲運
、電氫能源係統等方麵標準的研製工作。

實現氫能規模化
、產業化應用，還要走多長的路？

　　筆者想請鄭院士預測一下，實現氫能規模化

、產業化應用，還要走多長的路？鄭院士坦言很難預測，但他給出了國際專業機構的參考數據。根據2017年國際氫能源委員會預測，2050年氫能將占全球能源需求的18%，歐盟24%的一次能源將使用氫能替代。

　　鄭院士對未來的氫氣市場進行了中期和遠期預測：中期(2030年)為“綠氫+低碳氫”，而遠期(2050年)綠氫則將會成為市場主流。

後記

　　蔣利軍老師說
，近幾年中國可再生能源學會氫能專委會(下文簡稱為“專委會”)內先後有郭烈錦
、陳軍、zhengjinyangdangxuanliangyuanyuanshi

，zhuanweihuidouhuizengsongtamenyigejinianbei，beishanghuidiaokeyijunenggaikuogaiyuanshigongzuochengjiudehua。zhuanweihuisonggeizhengyuanshidejinianbeishangdiaokedeyijuhuashi“氫標領航安儲致遠”，這也是蔣利軍老師的創意。鄭院士與筆者都感到非常貼切到位，筆者就選用這句話作為本文題目。

　　bencicaifangqianxi
，ewuchongtubaofa，suiranyuanyinshiduofangmiande，dannengyuananquanwentizaiduchengweishijiediyuanzhengzhiboyidezhongyaochouma。chuantonghuashinengyuanshigeguoziyuanzhengduodejiaodian，yeshixiandaizhanzhengdegenyuanzhiyi

，dalifazhanxinnengyuanshibaituohuashinengyuanyilaidegenbenbaozhang，qingnengdayoukewei。woguoyijingguihuazaixibeidiqujianshedaxingfengdianguangfujidi
，zheshiwoguoshixiannengyuanzhuanxingdeyigezhongdajucuo，weilaiyejiangxuduocuobingjujiejuefengguangfadiandianlixiaonawenti
，daguimolvqingzhiquyuchuyunhuichengweiyigekexuandejiejuefangan，danrengmianlinxuduojishunantidetiaozhan。2022年3月23日，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035)》，可ke謂wei中zhong國guo氫qing能neng發fa展zhan的de頂ding層ceng設she計ji
，中zhong國guo氫qing能neng產chan業ye必bi將jiang迎ying來lai重zhong大da曆li史shi性xing發fa展zhan機ji遇yu。我wo們men期qi待dai鄭zheng院yuan士shi及ji其qi團tuan隊dui未wei來lai為wei我wo國guo氫qing能neng產chan業ye發fa展zhan和he我wo國guo的de能neng源yuan安an全quan做zuo出chu更geng大da貢gong獻xian。

作者 | 李鵬

單位 | 《太陽能》雜誌社有限公司

來源 | 《太陽能》雜誌2022年第5期 P7—P13

DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20220427.a