赛迪顾问-氢能源产业发展亟待关注

..4-.v.6月19日，日本产业经济省发布到2040年的“氢社会〞战略路线图，将氢能及相关产业作为未来重要的战略性产业予以大力开展；7月30日，日本产业经济省下属新能源与产业技术综合开发机构发布了?NEDO氢能源白皮书?，明确日本氢能源的技术开发方针，氢能正逐渐渗透到日本社会的方方面面。实际上，由于氢能突出的节能、环保、储量丰富等特点，除日本以外，美国、德国、法国、丹麦等许多兴旺国家都已将氢能作为国家能源战略的重要组成。但经过多年推动，氢能源的开展进程明显滞后于太阳能、风能及锂离子动力电池等领域。那么，制约氢能源产业开展的主要因素有哪些，氢能源的未来开展趋势和时机在哪里，中国又该怎样对待和应对全球氢能源的开展？一、氢能源优势突出，是未来新能源体系的重要组成氢能源来源广泛，将成为解决能源短缺问题的重要途径。氢是自然界存在最普遍的元素，构成了宇宙质量的75%，来源广泛。氢以化合物的形态大量贮存于水中，而水资源是地球储量最丰富的资源之一，地球70%的面积被水所覆盖，总储量达14亿立方公里，为氢能的获取提供了广泛的资源保障，水电解制氢气也是目前转化效率最高的制氢方法，但目前仍较为昂贵的生产本钱制约了水电解制氢的开展。此外，氢能源也可以从煤、天然气等传统石化能源中制取，且技术相对成熟、本钱较为低廉，但化石能源制氢过程中产生的环境污染问题仍有待解决。虽然仍存在诸多技术障碍，但总体来说，氢能源制备具有广泛的资源根底，也因此成为各国能源战略的重要内容。氢能源节能环保、高效清洁，将成为绿色能源体系重要组成。随着石油、天然气、煤等存量有限的化石燃料储量的日益减少及环境负担的不断加重，氢能源作为高效替代清洁能源正逐渐受到重视。氢的单位燃烧热值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，而标准状态下密度却仅为0.0899g/l，具有燃烧热值高、重量轻、可连续供能、存储运输便捷等特点，既可满足交通工具等移动式能源需求，又能实现家庭、公共场所等等分布式能源需求，应用领域广泛。更为重要的是，氢燃烧时除生成水和少量氮化氢外，不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，环境负担小。因此，氢能源有望成为未来社会绿色能源体系的重要组成。利用氢设施削峰填谷，是解决新能源输出不稳定的有效途径。风能、太阳能光伏发电是应用技术最为成熟的新能源，但其受天气、季节、时间的约束性较大，发电量不稳定，在给电网造成了较大负担的同时，极易造成资源浪费。仅中国，2013年就有高达162亿千瓦时风电因无法消纳而被迫放弃，约占全国风力发电总量的一成。通过将由氢水电解装置、储氢装置以及燃料电池组成氢设施与太阳能光伏、风力发电设备集成应用，在电力充裕时将其转化为氢储存起来留待电力紧X时使用，既能有效缓解新能源输出不稳定对电网造成的负担，又能解决能源应用的周期性短缺，将在提高能源利用率、增强电网稳定性中发挥重要作用。由于氢能源的众多优势，兴旺国家均极积地布局氢能源产业。美国早在2004年就发布了?氢能源方案?，将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家平安的技术之一，提供大量资金资助科研机构进展氢能研发，方案分四个阶段到2040年全面实现氢能源经济；法国政府于2013年9月启动了包含氢能源开展的“新型工业国家〞工程，支持各种与氢能相关的技术开展，包括氢气的生产、储存、相关根底设施的建立以及清洁交通的推广，旨在将法国建立成欧洲氢燃料领域的领导者。但综合分析来看，氢能源产业化推进速度较慢，目前全球的加氢站总数不过一百座，氢能源应用开展仍主要局限在个别区域的应用示范，尚未有国家真正搭建起氢能源应用体系。二、氢能源距产业化应用仍有一段距离，燃料电池将成为率先起步领域〔一〕氢能源在制备、储运环节仍存在较大平安环保障碍，制约了氢能源的产业化推广氢能源的制备方式包括水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。受到技术、本钱限制，从石油、天然气等化石能源中制取氢气是当前全球氢能制备的主要途径，但化石能源制取氢气时，会伴随大量的能量流失并排放一氧化碳、氮氧化物等有害气体，大大削弱了氢作为清洁能源的环保效益，实际上从石化能源制备氢能本身就不符合降低对石化能源依赖的开展新能源的初衷。此外，氢能源储运过程的平安性也存在较大问题。当前氢气的储运主要通过将氢气加压或者液化后利用管道或者交通工具进展传输，由于氢气对金属的腐蚀性，易造成储运容器的开裂，加大了氢气泄露风险，加之氢气较低的燃点〔比汽油低20倍〕，一旦出现泄漏，极易被点燃，与空气混合后更是容易产生爆炸。在制氢技术、储氢材料没有出现重大突破的前提下，氢能源的产业化将面临较大的困难。〔二〕从本钱来看，现阶段氢能源应用与传统能源相比存在较大差距作为二次能源，氢能源需通过物理化学手段进展提取，且储运条件要求较高，在当前技术条件下额外能耗较高，经济性与传统能源相比仍存在较大差距。目前，石油、天然气等化石能源是氢气制备的主要来源，但化石能源制取氢气过程中本身会产生较大能耗，再加上将化石能源输送到氢气生产装置以及生产过程中配的相应环保装置，所消耗的能量更大，大大提高了氢气制备的本钱，从水中电解制取氢气的本钱那么更高。而能量储藏角度来看，在当前技术条件下氢储藏能量后再释放能量的效率仅约50%左右，远不及其它较为先进的储能电池〔75-85%〕，更是不及用电力传输超过90%的传输效率。因此在现阶段，从经济性来看氢能源与传统能源还存在较大差距，成为阻碍氢能源市场应用推广的另一大阻碍。〔三〕以电池为核心产品开展的固定领域应用将成为氢能应用率先开展的领域虽然氢能源的大规模产业化开展仍存在很多障碍，但围绕氢燃料电池应用市场的加速开展将推动氢能源产业的开展，家庭、商业领域的固定应用以及叉车、汽车等交通运输领域将成为氢燃料电池应用加速的主要推动力。据统计2012年，全球燃料电池系统出货量近3万台，同比增长约34%，相对2008年增长超过321%，其中，固定式氢燃料电池从2008年的2000台上升到2012年的2.5万台，增速最为明显。2013年10月，松下公司与日本东京燃气公司宣布研发出可供家用的燃料电池“ENE•FARM〞，2014年7月德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所〔IKTS〕宣布其研发的适用家庭使用的燃料电池发电装置进入市场化批量生产前的试运行阶段。在绿色环保需求提升、能源约束加剧的背景下，家庭、公共场所节电、自身发电需求将呈持续增长态势。相比之下交通运输领域需求增长较为平稳，目前全球交付量不超过1万台。但随着2015年前后丰田等公司燃料电池车商业化的推进，未来几年汽车领域燃料电池增速将大幅提升。根据日本富士经济对产业和商业、家用、燃料电池车、叉车等驱动、便携和应急以及便携终端6个领域的调查显示，到2025年全球市场总计将到达51843亿日元。综合分析来看，氢能源受制于诸多技术障碍和较为缓慢的产业化进程，短期内不会对全球能源幅员产生重大影响，但从长期来看，氢能源作为一种战略性清洁能源仍将有较好的开展前景。国内方面，由于对开展氢能源的争论较大，国家一直未对氢能源的开展战略做出明确规划