高頂雲：“雙碳”目標下我國氫能的利用與發展

2022年11月8日—10日
，由中國汽車工業協會主辦的第12屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。本屆論壇以“聚力行穩 蓄勢新程”為主題
，共設置“1場閉門峰會+1個大會論壇+16個主題論壇”，以汽車產業的高質量發展為主線，與行業精英一起貫徹新精神，研判新形勢，共商新舉措。其中
，在11月10日下午舉辦的“主題論壇15：求索氫能與汽車產業高質量發展”上
，上海舜華新能源係統有限公司董事長高頂雲發表精彩致辭。

各位領導、各位專家、各位同行，下午好。前天上海舜華購置了一輛上汽大通的燃料電池MPV，價格不到40萬。新車給我的整體印象是完全可以比美某豪華品牌MPV即“保姆車”，售價也可定在100萬(wan)上(shang)下(xia)
，而(er)且(qie)是(shi)完(wan)全(quan)零(ling)排(pai)放(fang)的(de)。但(dan)目(mu)前(qian)讓(rang)大(da)眾(zhong)來(lai)接(jie)受(shou)購(gou)買(mai)還(hai)是(shi)有(you)問(wen)題(ti)的(de)，因(yin)為(wei)加(jia)注(zhu)氫(qing)燃(ran)料(liao)還(hai)很(hen)不(bu)方(fang)便(bian)。今(jin)天(tian)利(li)用(yong)這(zhe)個(ge)機(ji)會(hui)
，站(zhan)在(zai)能(neng)源(yuan)和(he)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)角(jiao)度(du)

，跟(gen)大(da)家(jia)做(zuo)一(yi)下(xia)交(jiao)流(liu)感(gan)想(xiang)。

　　我的題目是“雙碳目標下我國氫能的利用和發展”。“碳中和”這個概念大家一直在提，在這裏我們共同回顧一下，“碳中和”就是人為排放量（化石能源利用和土地利用）被人為作用和自然過程所吸收，實現淨零排放。　　

　　目前來講

，全球每年碳排放量約401億噸
，其中約有46%滯留在大氣中。中國每年碳排放量約100億噸，也就是每年約46億噸滯留在大氣當中，我國的碳中和就是要把46億噸的碳中和掉。　　

　　碳中和主要從三端發力，一個是能源供應端，一個是消費端

，一個是人為固碳端，可以通俗地理解為“三綠”
，即綠電（可再生電力）生產、綠電消費

、綠化造林，這就是幫助我們實現“碳中和”的關鍵三步。　　

　　“碳中和”過程下，能源結構轉型將產生5個趨勢。第一，綠色能源將成為我們的主體能源；第二，化石能源將成為保障能源；第三，再電氣化，即電氣化更加徹底

，除交通領域的電動汽車普及外
，零碳的電力大規模利用
；第四，儲能成為重要環節


，即通過氫或者合成燃料等進行大規模長周期性儲能
，以P to X的方式實現非電的領域的去碳；第五
，技術的驅動成為關鍵。化石能源的取得完全依賴自然稟賦，如中東有石油、天然氣，中國有煤炭。而要實現去碳的過程主要靠技術進步
，比如，如果沒有光伏材料、工藝等方麵技術進步，就沒有光伏的成本的大幅度下降
，就不會像現在這樣發展迅速。

　　要實現“碳中和”
，大規模利用可再生能源是核心。對於可再生能源是否夠用，比亞迪王總有一個1%的理論，也就是用我國沙漠麵積的1%做光伏，可以滿足全國的用電需求，這個經過有關專家的論證，應該是沒問題的。我國2021年的總電力消費約為8.1萬億度電


，當然其中65%煤電。我國沙漠麵積約70萬平方公裏，若加上戈壁灘、不可利用的土地及荒漠化的土地，約有260萬平方公裏。拿出1%的沙漠麵積為7000平方公裏用來做光伏，一年可以發電14萬億度，是我國電力需求量的1.7倍。完全滿足我國的電力需求。這還不包括風電、水電等無碳能源。所以
，我國的可再生能源資源在理論上完全可以滿足用能需求。

　　但實際上是我們的電網及整個能源係統是很難承載這些被電網公司稱為“垃圾電”的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)電(dian)力(li)
，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)電(dian)力(li)受(shou)環(huan)境(jing)影(ying)響(xiang)
，隨(sui)機(ji)性(xing)很(hen)大(da)
，而(er)且(qie)這(zhe)些(xie)電(dian)力(li)資(zi)源(yuan)主(zhu)要(yao)發(fa)布(bu)在(zai)西(xi)北(bei)部(bu)，同(tong)時(shi)，我(wo)們(men)的(de)負(fu)荷(he)中(zhong)心(xin)主(zhu)要(yao)在(zai)沿(yan)海(hai)一(yi)帶(dai)的(de)經(jing)濟(ji)發(fa)達(da)地(di)區(qu)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)了(le)這(zhe)些(xie)綠(lv)電(dian)或(huo)零(ling)碳(tan)電(dian)力(li)很(hen)難(nan)被(bei)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)。因(yin)此(ci)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)調(tiao)節(jie)器(qi)，這(zhe)就(jiu)是(shi)我(wo)今(jin)天(tian)所(suo)說(shuo)的(de)氫(qing)通(tong)過(guo)儲(chu)存(cun)轉(zhuan)換(huan)的(de)形(xing)式(shi)來(lai)實(shi)現(xian)調(tiao)節(jie)的(de)作(zuo)用(yong)實(shi)現(xian)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)最(zui)大(da)利(li)用(yong)率(lv)。　　

　　氫(qing)首(shou)先(xian)具(ju)有(you)零(ling)碳(tan)的(de)特(te)點(dian)
，其(qi)利(li)用(yong)實(shi)現(xian)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)，最(zui)終(zhong)產(chan)物(wu)隻(zhi)有(you)水(shui)。同(tong)時(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)，這(zhe)主(zhu)要(yao)得(de)益(yi)於(yu)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)
，即(ji)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)利(li)用(yong)，實(shi)現(xian)氫(qing)電(dian)的(de)轉(zhuan)換(huan)，其(qi)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)50%甚至60%以上。相比於受製於卡諾循環的熱機其熱效率要達到40%已是相當困難。　　

　　氫具有與電網、天然氣網、熱網等能源網實現互通特點
，當然最主要的是氫具有儲存的特點

，相較於鋰電池或者其他儲能方式具有儲存量大、可分散性
、適應性強等特點
，特別適合可再生能源儲能。

　　說到氫，一定會想到安全問題。在上海有100多年人工煤氣使用的曆史
，從2016年才完全改用天然氣。人工煤氣含有50%左右的氫氣，目前香港的城市燃氣中的含氫量約49%，甲烷含量約28.5%
，剩sheng下xia的de是shi二er氧yang化hua碳tan和he一yi氧yang化hua碳tan，所suo以yi氫qing是shi很hen親qin民min的de，很hen早zao就jiu與yu我wo們men普pu通tong老lao百bai姓xing的de日ri常chang生sheng活huo密mi切qie相xiang關guan。氫qing是shi一yi種zhong我wo們men既ji熟shu悉xi又you陌mo生sheng的de物wu質zhi，氫qing氣qi在zai空kong氣qi當dang中zhong的de擴kuo散san係xi數shu是shi天tian然ran氣qi的de2.75倍，所以它從安全性來講是完全可以通過成熟的技術得到保障。

氫的應用領域非常多，包括能源領域如直接燃燒、天然氣摻氫燃燒、分布式能源

，再如工業領域的煉化、冶金、糧油、半ban導dao體ti等deng都dou會hui大da量liang用yong到dao氫qing氣qi。當dang然ran氫qing最zui引yin人ren關guan注zhu的de還hai是shi燃ran料liao電dian池chi的de大da規gui模mo使shi用yong
，特te別bie適shi合he重zhong載zai長chang距ju離li的de商shang用yong車che的de燃ran料liao，當dang然ran也ye可ke轉zhuan化hua為wei氨an、甲醇等用於交通、工業等領域。按照中國氫能聯盟的預測，到2060年用於交通的氫能隻占約25%
，大量的應用是在能源、電力、建築、工業等領域。

確切地說，氫還沒能成為能源，隻具有工業氣體屬性，主要有兩方麵的原因：一是從法律層麵上講
，在我國《能源法》裏
，氫還沒有被納入能源的範疇；二是按照實際的應用場景來講，目前氫的存量市場是3300多萬噸，主要是在工業領域。比如
，我們正在運營的金山化工區加氫站，一年運出的氫達1000多噸， 90%是用於工業領域作為原料
，而不是燃料
，即能源。　　

　　目前氫的來源主要還是以化石能源為主，超60%是以煤製氫
，15%左右來自天然氣製氫
，剩下一部分是工業副產氫

，還有一小部分是電解水製氫，當然電解水製氫的電也是來自網電，換句話說
，還不是完全來自綠電製的氫。所以整體要實現灰氫到綠氫（可再生電力製的氫），各環節還沒有打通，隻不僅僅是上遊需要建立規模的綠氫生產基地，還要打通運輸和儲存環節，隻有這樣下遊才能真正用上綠氫。　　

先立後破，灰氫的充分利用為氫能技術示範帶來了便利之處，也一定會為綠氫全麵替代灰氫打下基礎。近一年多來
，內蒙古、新疆等三北地區已有大量的光伏電場正在多點開花啟動電解水製氫項目，綠氫大規模發展的序幕已經打開。

按中國氫能聯盟的預測
，2060年氫的年產量將達13000萬噸，其中綠氫占比可達80%
，減排貢獻達18億噸。電解槽裝機容量有望達到500GW。

　　氫能發展首先是技術和裝備的發展，按產業鏈“製
、儲、運、用”上(shang)下(xia)遊(you)看(kan)
，技(ji)術(shu)和(he)裝(zhuang)備(bei)的(de)成(cheng)熟(shu)度(du)還(hai)參(can)差(cha)不(bu)齊(qi)。在(zai)製(zhi)氫(qing)環(huan)節(jie)，我(wo)國(guo)有(you)全(quan)球(qiu)最(zui)好(hao)的(de)或(huo)者(zhe)規(gui)模(mo)最(zui)大(da)的(de)電(dian)解(jie)槽(cao)開(kai)發(fa)和(he)製(zhi)造(zao)能(neng)力(li)，但(dan)像(xiang)一(yi)些(xie)技(ji)術(shu)比(bi)較(jiao)先(xian)進(jin)的(de)製(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)
，如(ru)PEM、SOEC、AEM等，我國有一定基礎，與國際水平也比較接近；在儲運環節

，因為以工業副產氫為氫源，就地用氫為主
，運輸半徑一般不超過200km，所(suo)以(yi)
，運(yun)輸(shu)方(fang)式(shi)都(dou)是(shi)高(gao)壓(ya)管(guan)束(shu)車(che)輛(liang)。從(cong)發(fa)展(zhan)角(jiao)度(du)看(kan)
，各(ge)種(zhong)儲(chu)運(yun)技(ji)術(shu)及(ji)方(fang)式(shi)在(zai)不(bu)同(tong)場(chang)景(jing)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)都(dou)有(you)研(yan)究(jiu)的(de)必(bi)要(yao)。在(zai)使(shi)用(yong)端(duan)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)在(zai)我(wo)國(guo)經(jing)過(guo)了(le)二(er)十(shi)多(duo)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)

，加(jia)氫(qing)站(zhan)相(xiang)關(guan)的(de)技(ji)術(shu)和(he)裝(zhuang)備(bei)也(ye)得(de)到(dao)了(le)很(hen)大(da)的(de)發(fa)展(zhan)。35MPa加氫站裝備完全實現了我國的自主生產，70MPa加氫站技術得到了全麵的研究，具備國產化的條件。上海安亭加氫站已連續運行15年有餘
，我國的加氫站技術、裝備
、標準、法規等得到全麵發展

，並形成較完整的體係。

　　其他使用端也有不同程度的發展。燃氫鍋爐
、天然氣摻氫燃氣輪機

、純氫內燃機等都得到一定的示範和應用。綠氨的應用示範
、綠色甲醇的製取，即“液態陽光”等
，都不同程度地得到研究和示範。　　

　　讓氫走到碳中和的前沿，首先是氫能燃料電池汽車的發展。2021年8月18日國家五部委啟動新一輪的燃料電池汽車示範工作，選擇北上廣、河南
、河北5個城市群率先開展商業化示範。目前

，全國已有30個省市出台政策近100項，截至2030年規劃加氫站1139座，發展燃料電池汽車148330輛，到2035年
，燃料電池汽車的規劃前景達到百萬輛，燃料電池汽車用加氫站達到1500座的規模。

　　zaiqingnengfazhanguochengzhong，yigeguanjianhuanjiejiushichengben，erjuedingchengbendehenzhongyaohuanjieshiyunshu。qingshizuidimidudeqiti，geiyunshudailaihendadetiaozhan。yizushujukeyilijieqingyunshudenandian
，ji1立方米體積的液氨大概釋放170公斤的氫氣

，1立方米體積液氫（﹣253℃）等於70公斤氫，而1立方米體積20MPa壓力隻能儲存14.5公gong斤jin氫qing
，最zui高gao效xiao的de運yun輸shu氫qing方fang式shi為wei液ye氨an方fang式shi。而er真zhen正zheng大da規gui模mo的de綠lv氫qing利li用yong時shi代dai到dao來lai
，天tian然ran氣qi的de輸shu配pei方fang式shi應ying是shi最zui有you效xiao的de氫qing氣qi運yun輸shu方fang式shi。目mu前qian天tian然ran氣qi在zai我wo國guo一yi次ci能neng源yuan中zhong占zhan比bi8.1%，運輸天然氣主要靠管網，少量的通過LNG方式。按照中國氫能聯盟的預測

，到2060年，氫在消費端的能源占比達12%，按等量熱值考慮，氫的運輸規模應達到4﹣5倍的現有天然氣輸配規模，按可以預見的技術看，除了管網沒有其他運輸方式可以承載如此大的規模。

　　現階段氫的運輸靠什麼技術及方式，可以說是百花齊放百家爭鳴。當然，固態

、液態
、合成燃料等各種方式也一定有其特定的應用場景。而從能源角度來講，是一定要滿足安全

、連續（大規模）、低成本的方式，管道運輸一定是我們今後值得重點研究的方向。

　　zuihou，womenlaichangxiangyixiashanghaizaishixiantanzhongheshidelvsenengyuantixiyuanjing。shanghaishinengyuanjingxiaofeichengshi，qingzuoweiguantongzhenggeqingjienengyuangonggeihexuqiutixideqiaoliang
，youqingwang
、電網、氣網和熱網互補融合構建上海市新型能源體係，即，域外綠電通過特高壓電網輸入上海市電網成為上海市主體能源一，陸上域外綠氫通過氫氣長輸管網或天然氣摻氫方式輸入上海城市管網成為主體能源二，海上域外綠氨（液氫、“液態陽光”）通過接收站轉換氫氣輸入上海城市管網成為主體能源三，現有化石能源（天然氣及天然氣調峰電力
、燃煤電力等）作為保障能源。消費端
，如建築
、煉化、冶金、半導體
、交通等領域
，全麵利用綠電、綠氫，或無碳燃料。

　　借此我也介紹一下公司的情況，舜華公司成立已經18年了，專注於氫的製取、儲存、加注等方麵的研發。業務覆蓋製氫站、加氫站、車載儲氫係統、分布式能源、三代核電及特裝等領域。其中，我們完成71座加氫站建設並提供相關裝備、技術及服務，包括有7座是70MPa加氫站，4座製氫加氫一體站。安全運營上海首座加氫站——安亭加氫站
，連續15年，為多項相關標準製定建立基礎。完成車載儲氫係統接近4000套，包括4款上公告乘用車70MPa儲氫係統的正向開發和產品提供。

　　對標國際標準，成功研發適應加氫站應用場景的壓縮機就是滿足最新DOE測試標準開發的，完全可替代進口產品。

　　在氫安全方麵，我們主要開展三維量化風險分析與安全評估技術研究，應用於加氫站和車載儲氫係統產品的設計。並對35MPa、70 MPa氫氣快速加注技術方麵進行研究，確保加氫站的加注性能持續領先。

　　持續開展涉氫核心零部件的研發，特別是瓶口閥、加氫口、質量流量計、加氫槍等關鍵零部件，在國內首先獲得國家級型式認證和德國交通部（KBA）EC79/EU406認證，並推向市場。

　　還將相關的氫能技術應用到第三代核電站
、特種核動力、特種移動電源等場所
，還包括天然氣摻氫的燃氣輪機發電、基於燃料電池的分布式能源係統和國內首個21.6MW富氫尾氣的綜合利用項目。　　

　　舜華公司立誌於從能源的角度

，圍繞氫氣

，為市場提供先進的綠色能源技術、裝備和服務，為國家實現“碳中和”做出貢獻，謝謝各位。

來源：騰訊網