魏學(xué)哲：氫能與燃料電池發(fā)展的困境與希望
圖為同濟(jì)大學(xué)教授魏學(xué)哲發(fā)表主題演講
日前，由中國電池工業(yè)協(xié)會、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2021氫能與燃料電池技術(shù)及應(yīng)用國際峰會”在淄博舉行。同濟(jì)大學(xué)魏學(xué)哲教授做了關(guān)于“氫能與燃料電池發(fā)展的困境與希望”的主題報告。
以下為報告實錄：
魏學(xué)哲：我的題目是“困境和希望”拿出這一張圖來是想刺激大家，我們搞了二十年，不管是縱橫很多大富翁萬億級的氫能還沒有出現(xiàn)。我也知道知道你們有多努力有多聰明，但是沒有發(fā)財。我們干了二十年，其實已經(jīng)積累很好的基礎(chǔ)，剛才這張圖里得到也注意到，我在燃料電池寫了一個詞“氫能”核心的就是生了一條魚沒有水，先看這兩個情況，燃料電池和燃料電池汽車從十四、十一五、十二五、十三五情況。
我們對中國的情況和國際的水平做了一個對比，從不管是電堆還有雙極板，總的來講作為一個國家，其實與全世界國家來比各個領(lǐng)域都存在。特別是最近五年來，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性還存在一些問題，技術(shù)細(xì)節(jié)不再展開講了。
另外從車的角度來講，不管是國際上豐田，或者是現(xiàn)代，中國的也有很多優(yōu)秀整車企業(yè)，其實從我們來看數(shù)據(jù)，整車沒有差距很多，跟世界一流的企業(yè)并沒有很大的差別。
問題主要是在一些點上，主要是膜電極還有質(zhì)子交換膜，還有催化劑還有碳紙，昨天我們到東岳集團(tuán)去看，膜已經(jīng)有很好的基礎(chǔ)了。
再談魚已經(jīng)生出來了，還是還放的不錯，但是再來水的情況。氫資源情況，從制氫該怎么制？下面制氫的成本，終端的成本，不同的端差了好多基本上都有翻倍的價格。也就是拼多多那一句話不讓中間商賺差價，中間商在終端上成本非常高。
那制氫剛才在這條線上進(jìn)了制氫的方式，還有化石原料制氫，從這幾年大家從過去的灰氫到藍(lán)氫現(xiàn)在再到綠氫，就是基于電解水制氫，我們有幾條技術(shù)路線，質(zhì)子交換膜的制氫，在ALE這條線上中國非常成熟，在SPE這條線，其實燃料電池做好倒過來可以把電解水做好，這邊跟工業(yè)里面講一點，所以這也是一個特別大的問題。
難的問題一個是儲氫一個是運氫這個不細(xì)展開談了，要想降低價格還是要把規(guī)模做上去，后面說的是不同的運氫方式，他的成本跟液氫的方式，包括的拖車、管道輸氫、低溫液態(tài)、儲氫載體、液氨、甲醇近年來都受到廣泛關(guān)注。前面把氫加進(jìn)去再把氫拖出來，還有一種方法就是把它直接用氨作為原料。
還有一個氨能的車載存儲，這一個還是推廣開來，特別在此情況下，政策瓶頸必須要突破。
最后做一個總結(jié)，燃料電池我們有很大的進(jìn)，在這條線上來看低于鋰離子電池，鋰離子電池使用成本也會不斷地降低，這是跟鋰電池相比。
在柴油車領(lǐng)域，我們算全生命周期的柴油機(jī)還沒有優(yōu)勢，核心的優(yōu)勢是綜合利用成本不高。這是技術(shù)的分析，反映到市場上也是慘淡。這是近三年在國家的政策支持下也是千量的級別，現(xiàn)在政府投資熱情沒有熔化市場的堅冰，燃料電池推廣也是步履維艱。
我不是來潑涼水，雖然很困難，我們提高了進(jìn)步，但是市場上不太看好，但是我們也有新的動力，這是我昨天用到的一張圖，也就是和新能源的結(jié)合，燃料電池降下價格也是毫無疑問的，這就是做魚的時候做了水，其實氫鋰電子基于電網(wǎng)，都是百年的利息，燃料電池氫的體系完全沒有。
回過頭來必須要水，也就是說反過來頭燃料電池與氫能結(jié)合。
再來看國際上的情況，首先看日本，日本把能源寄托在澳洲，澳洲把能源寄托在風(fēng)電，風(fēng)電為主，光伏作為一個重要的支撐，歐洲的情況跟中國不一樣，他們比較均勻整個不管是人口的分布，還是經(jīng)濟(jì)水平比較均勻和中國又不一樣，這只是我們的借鑒的地方。
這是歐洲能源研究所做的一個分析，氫對于風(fēng)和光的發(fā)電天生有波動性，這個波動性就是源端的波動性，還有使用端的波動性，這兩個波動性是不會相互抵消是會相互加劇，中國電網(wǎng)提了一個智能堅強(qiáng)的電網(wǎng)，但實際上電網(wǎng)應(yīng)該是做彈性不能做剛性，增加彈性實際上增加儲能，是一個天量的儲能。作為我們天池行業(yè)協(xié)會一直把電池作為儲能手段，現(xiàn)在鉛酸按電池鋰電池也好，受安全性的約束，對天量級的儲能沒有辦法解決，這是一個技術(shù)的問題。
再來看傳統(tǒng)的剛才那兩條能源體系。怎么解決？用三個詞來總結(jié)，一個是云、管、端，這是IT產(chǎn)業(yè)的說法思路是一樣。那電網(wǎng)是沒有存儲，實際上源跟荷動靠云端，一個是靠管端一個靠云端，這是不同的思路。
我們參考這個思路，上午有專家也講這個情況，西北能源中心，東南是負(fù)荷中心，在西北搞集中式的大規(guī)模的發(fā)電，用它來做制氫，然后通過管道或者西氣東輸來運到各地。對于東部大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電，大部分的光伏，在中國是這樣來做，我們高樓解決這個問題，不管存儲也好，還是發(fā)電也好，都有可能解決。
但是我們放到區(qū)域園區(qū)實際上有解決，所以在東部負(fù)荷中心我們的基本思路是分布式的發(fā)電制氫，也就是說是來對沖整個電網(wǎng)的波動性。這是剛才上午的時候也用了這張圖，我強(qiáng)調(diào)一點，當(dāng)時我們用電源的負(fù)載，形成一個最重要的擋住了互聯(lián)的云、管、端體系，分為兩類一個是西部的能源中心這樣格局，一部分是東部的碎片化或者分布式的這樣一個網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)然，除了存儲解決問題之外，還有一個問題是負(fù)荷端和產(chǎn)生端實時的匹配，就需要有數(shù)字化的集成，能源的數(shù)字化已經(jīng)是能源非常重要的方面，其實對于電池來講，也是電池的下一個重要挑戰(zhàn)方向。
最后，講到應(yīng)用。毫不客氣地講，這一張圖是講對于中國貨運的估計，到2035年還有百分之百的增量。我們對于山東省也做了調(diào)研，山東其實是個半島，這個半島有大量的公路運輸和貨運運輸，其實在中國的兩個京津冀長三角處于一個中間地帶。既有工業(yè)基礎(chǔ)，也有能源基礎(chǔ)貨運場景非常豐富，是氫能應(yīng)用最佳樣板。所以我們希望這樣的典型的應(yīng)用場景，結(jié)合山東省工業(yè)基礎(chǔ)，像我上面寫的典型的應(yīng)用區(qū)域作為前鋒實現(xiàn)突破的局部。
也就是說我們做水，也不能能夠指望做出來一個大海出來，先從小的地方做起來，這是最后的總結(jié)。
技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)較大突破，進(jìn)入可用階段。但是燃料電池汽車不能先于氫能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)而大規(guī)模發(fā)展。發(fā)展氫能的動力將從汽車行業(yè)切換到汽車-能源雙輪驅(qū)動。氫的巨量來源渴望基于大規(guī)模、廉價的可再生資源水電解。
建立大規(guī)模官道輸氫網(wǎng)絡(luò)是解決氫能“儲運難”這一問題的關(guān)鍵。氫能仍將遵循“云、管、端模式，其結(jié)果將是建立氫電二元網(wǎng)絡(luò)，以預(yù)期管理+氫能儲存平抑波動性。希望大家共同促進(jìn)美好愿景的實現(xiàn)。
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