“時下氫能發(fā)展進入了一個小高潮。”國際氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強感受到了國內(nèi)外發(fā)展氫能的熱情。

德國總理安格拉·默克爾在4月2日表示，德國需要通過改用電動或氫動力燃料電池汽車來改變汽車行業(yè)；新西蘭總理雅辛達·阿德恩日前在主持發(fā)布《塔拉納基氫氣路線圖》時表示，塔拉納基作為一個能源供應(yīng)基地，未來的發(fā)展機遇在于綠色氫氣生產(chǎn)；3月12日，日本政府匯總并公布了旨在活用氫能源的進度表，為普及氫能源的使用提供助力；韓國也在今年提出了“氫能源經(jīng)濟路線圖”，旨在發(fā)展氫能源相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)。

在中國，3月15日，十三屆全國人大二次會議落下帷幕，修訂后的《政府工作報告》補充了“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”等內(nèi)容。這是氫能源首次寫入《政府工作報告》，從某種程度上助力氫燃料電池車的發(fā)展。

除了《政府報告工作》報告的修訂，廣東、浙江、吉林、四川、云南等10個省份在2019年的政府工作報告中都提到發(fā)展氫能。“氫都”“氫谷”在全國范圍內(nèi)拔地而起，北京、上海、鄭州、佛山、鹽城等多個城市已建立起氫燃料電池車示范城市，國內(nèi)傳統(tǒng)能源企業(yè)、汽車企業(yè)、產(chǎn)業(yè)資本在氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)已開始投入。

毛宗強提醒，國內(nèi)在這個熱潮下發(fā)展氫能，仍有不少問題需要解決。eo記者就我國發(fā)展氫能需要解決的關(guān)鍵問題、注意事項，對毛宗強進行了專訪。

能源安全、環(huán)境壓力推動氫能發(fā)展

eo：在您看來，發(fā)展氫能對于我國的意義是什么？

毛宗強：有觀點認為，日本這種資源匱乏的島國在能源政策上借鑒的意義相當(dāng)有限，所以很多搞氫能的拿日本做例子，兩國面臨的問題根本不是一回事。對中國這種大國來說，能源安全絕對是第一位的，然后是能源成本，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要程度最多只能排到第三位。

在我看來，發(fā)展氫能最主要的原因有兩個，即能源安全和環(huán)境壓力。我國發(fā)展氫能，不能忘記初心。我在1993年調(diào)研氫能的時候，就考慮到兩個重要的問題。一個是能源安全。日本的能源有90%是靠進口。我們比日本好些，但是我們近70%石油、40%天然氣依靠進口，國家能源安全形勢仍然十分嚴(yán)峻。我國要發(fā)展成為世界強國，沒有強有力的能源保障，根本不行。二是環(huán)境壓力問題。最近幾年，我國是CO2的排放大國，我國在2016年簽訂了巴黎協(xié)定，二氧化碳減排的壓力越來越大，全球溫度上升需要控制在1.5°C。我們要盡量減排。

氫是減碳最重要的方法之一，必須重視。但減碳是需要過程的，不是說明天煤炭就不用了，應(yīng)該有個規(guī)劃。我強調(diào)因地制宜制氫，煤制氫最大的問題是產(chǎn)生大量二氧化碳，與現(xiàn)在減碳的方向相反。但我也不贊成把煤炭妖魔化。國內(nèi)煤炭占一次能源消費的60%，一下子全部去除不太可行。我主張用可再生能源發(fā)的電來制氫，這在國外有個詞叫做P2G，即PowertoGas，gas指的是氫氣。

目前，全世界的96-97%氫氣來自化石能源（煤炭，天然氣和石油），3-4%氫氣來自電解水。未來會建設(shè)離網(wǎng)的風(fēng)電場，專門用來制氫。我國的國土遼闊，可再生能源制氫量是無限的。可以想象，我國可望從目前的石油、天然氣進口國成為未來的氫氣出口國。

eo：中國在“九五”、“十五”期間就曾發(fā)展過氫燃料電池，但是那些年進展不大。為何氫能在近兩年出現(xiàn)爆發(fā)式的推動熱情？

毛宗強：我國在“九五”、“十五”期間發(fā)展氫燃料電池，主力軍是高等院校、研究機構(gòu)和小型民營企業(yè)，做出一些樣機，但離產(chǎn)業(yè)化比較遠。現(xiàn)在不一樣了，上面說到了，環(huán)境的壓力，讓大家有了碳減排的意識。大家也看到了國內(nèi)外現(xiàn)成的案例。拿日本來說，去年我在日本一個大臺風(fēng)天，開豐田的“未來”氫燃料電池車，行駛了一百多公里，但是一點問題都沒有，也不存在里程憂慮。佛山、如皋的案例也做出來了。佛山的氫燃料電池大巴還出口到馬來西亞，盡管只有十幾臺，畢竟是一個開始。雖然現(xiàn)在燃料電池的技術(shù)是國外進來的，但是生產(chǎn)出來的車價廉物美，可以出口。如皋雖然只是一個縣級市，氫能搞得有聲有色，還被聯(lián)合國掛牌為“氫經(jīng)濟示范城市”。

在政策上，2016年8月8日，國務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》。其中“發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)”中提到，要開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)。也就是說氫燃料電池技術(shù)是革命性的、顛覆性的。這給予央企、地方政府發(fā)展氫能的動力。以前搞氫是民企，力量也不大。政策、資金、技術(shù)在這兩年都聚集起來了，一起推動氫能的發(fā)展。過幾年再回頭看這兩年，就如當(dāng)年電動汽車的“十城千輛”，現(xiàn)在是發(fā)展的一個小高潮。

技術(shù)既有自己的特色，也有差距

eo：目前國內(nèi)的氫能發(fā)展還處于哪個階段？與國際的氫能產(chǎn)業(yè)相比，存在多大差距？

毛宗強：氫能產(chǎn)業(yè)包括制氫、儲存和運輸、應(yīng)用等四個方面。現(xiàn)階段氫能的應(yīng)用方法主要有兩個，一是氫的直接燃燒，二是燃料電池的電化學(xué)轉(zhuǎn)換。目前我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于商業(yè)化初期。我國的氫能產(chǎn)業(yè)不是在所有的方面都不行，相反，有些方面具有自己的特色。

在制氫方面，我國是全世界最大的制氫國，制氫量達到2200多萬噸每年（不同機構(gòu)的計算有出入），占世界的三分之一。在化石能源制氫過程中，必須經(jīng)過氫氣提純，一種叫做變壓吸附的方法是常用的工藝。我國的變壓吸附技術(shù)目前做到世界最大規(guī)模，處理氣量為34萬立方米氫氣/小時的國產(chǎn)變壓吸附(PSA)制氫裝置已經(jīng)在我國成功運行多年。

氫氣的儲存有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)等方式。在固態(tài)儲氫方面，鑭鎳合金可以在特定壓力和溫度下吸附氫氣形成金屬氫化物，然后溫和加熱就可將氫氣釋放出來。全球每年產(chǎn)量1.5萬噸這種合金，我國產(chǎn)量就占了1萬噸。

儲氫方面，車用的儲氫罐國內(nèi)自己能研發(fā)，壓力35MPa的已經(jīng)商業(yè)化，70MPa的儲氫罐已經(jīng)試制成功。在日本，70MPa車用的儲氫罐主要用于小轎車。現(xiàn)在商用車用35MPa的就夠了，也比較便宜。在加氫站的儲氫上，我國有領(lǐng)先之處。儲氣罐是用不銹鋼做內(nèi)膽、外面是鋼帶纏繞，最后封上。這個工藝在我國的工業(yè)上已經(jīng)用了20多年，現(xiàn)在我們把它應(yīng)用到儲氫上，壓力能到達100MPa，容積也大，能儲存更多的氣態(tài)氫氣。

燃料電池，我們一般講的是質(zhì)子交換膜燃料電池。現(xiàn)在我們是能用，但是跟國際上還是有差距。在壽命方面，用在小轎車上的燃料電池要滿足在實際路況下的工作小時在5000小時以上，按平均每小時50公里計算，折算下來是25萬公里，也就是到了一個家庭要更換的車的時間了。在大巴上，現(xiàn)在國際最好的大巴用燃料電池的工作小時能做到2萬9千小時，按每小時50公里，算下來是150萬公里。目前我國燃料電池的壽命沒有經(jīng)過太多的考驗，工作小時只有3000小時，只是國際上的一半，也就是說車沒壞，燃料電池就壞了。在燃料電池的制造工藝上，我們也有差距。日本豐田Mirai的燃料電池用的是金屬板，體積功率密度達到每升3.1千瓦。而我們現(xiàn)在用的是石墨板，達不到2千瓦，按照我們現(xiàn)有的工藝，功率密度偏小，電池的體積也會偏大，這樣的話用到小轎車就不適合了，但放在大巴、物流車上還是可以的。

目前車用燃料電池的材料問題都能國內(nèi)解決，但不是很理想。解決了材料問題，單電池、雙極板、端板等組合起來，又可能會發(fā)生其他的問題。這里就有個Know-How，即技術(shù)訣竅。這就需要繼續(xù)摸索、嘗試，需要時間去積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵技術(shù)還是要自己突破

eo：在核心的電堆方面，目前國內(nèi)研究進展如何？關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該如何尋求突破？

毛宗強：近幾年進展還是很快的。最早開始搞燃料電池的是研究院、高等院校，但是沒有時間和條件去做產(chǎn)業(yè)化，國家現(xiàn)在重大項目都是企業(yè)來牽頭，高等院校、研究院輔助參加，方法是對的。

我們不是說沒有進口就做不了，國內(nèi)現(xiàn)在有一家民營企業(yè)的質(zhì)子交換膜是被德國奔馳公司認可的。但是他們的現(xiàn)在做出來的膜價格還很高。催化劑我們現(xiàn)在也做出來了，所需的鉑的成本高，整體利潤不大。碳紙也是一個問題，現(xiàn)在國內(nèi)能做，但是進度不大。

關(guān)鍵技術(shù)上需要國家要支持和重視，我們要走自己的路。燃料電池相關(guān)技術(shù)原來美國是第一的，日本技術(shù)也是從美國買的，但是美國自己不重視，后來日本就趕上來了。

我們不能永遠跟在別人后面走。關(guān)鍵技術(shù)還是要自己突破，數(shù)據(jù)、經(jīng)驗的積累是需要時間的，所以最重要的是堅定地去做。

eo：國外燃料電池巨頭與國內(nèi)企業(yè)的合作越來越多，您怎么看？

毛宗強：合作是個好事情。大家看到氫能市場在我國，都來了。好處是，我國在環(huán)境保護上做的事情得到認可，但是不好的是，阿貓阿狗都來了。我看到有些企業(yè)花了大價錢買來了“破爛”。國外企業(yè)看到了我們的買方市場，同樣的技術(shù)，改動一點，就另外賣出高價。于是我就提出來，我們要走高鐵模式還是汽車模式？高鐵模式中，我們有統(tǒng)一的意志，學(xué)習(xí)國外的技術(shù)，在自己國家合理發(fā)展，最后做強大，成為我國的名片。但是選擇什么樣的模式取決于國家意志。

氫能在各領(lǐng)域應(yīng)該是均衡發(fā)展

eo：您最為看好氫能和燃料電池在哪些領(lǐng)域的應(yīng)用？

毛宗強：大家對于氫氣的用處有點誤解。大家以為氫氣只能用在車上，其實氫的用途多樣。從能源角度上看，氫可以用來發(fā)電、發(fā)熱、作為交通燃料。目前氫氣主要是作為交通燃料，在發(fā)熱、發(fā)電上還沒有相關(guān)政策來引導(dǎo)。預(yù)計到將來，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，包括車、船、飛機、無人機等，加在一起占比不到30%。在我們的呼吁下，船舶也在考慮做這件事情。只是船舶動力需要大量的氫氣，主要面臨氫氣儲存的問題，即怎么樣儲存更安全。

目前，可再生能源發(fā)電量越來越大，但是由于其不穩(wěn)定，電網(wǎng)以煤電基礎(chǔ)來接納可再生電量。但是以后沒有煤電了怎么辦？可以用氫發(fā)電。如果建立巨大的風(fēng)電場，用風(fēng)電制氫，儲存下來，可以代替煤電成為電網(wǎng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。氫的大規(guī)模、長時間儲存有很多辦法，比如，利用采空的石油、天然氣洞穴儲存，以液氫的狀態(tài)儲存，還可以制成氫的化合物儲存，如氫氣和空氣中的氮氣生成氨，以氨的形式儲存，氫氣和空氣中的二氧化碳合成甲醇，也容易儲存。但是目前大規(guī)模、長時間氫的儲存缺乏實踐。

目前大規(guī)模氫氣在發(fā)電上的應(yīng)用，日本研究了相應(yīng)的氫氣燃氣輪機，目前第一代燃氣輪機是700MW，第二代過兩年也有望出來。我國目前只有天然氣的燃氣輪機，只適應(yīng)天然氣大規(guī)模發(fā)電，我希望國內(nèi)專家可以研發(fā)氫氣發(fā)電用的燃氣輪機，逐步實現(xiàn)電網(wǎng)中氫電對煤電的替代。

同時，氫氣也是重要的工業(yè)原料和還原劑。氫氣是精細化工、醫(yī)藥中間體等行業(yè)的合成原料及冶金、電子、玻璃、機械制造的保護氣。在煉鋼上，氫氣可以代替焦炭煉鐵，實現(xiàn)綠色煉鋼，只是現(xiàn)在經(jīng)濟上還有待改進。

我覺得氫能在各領(lǐng)域應(yīng)該是均衡發(fā)展的，不是說應(yīng)用在車上就是最好。

各地應(yīng)因地制宜布局氫能

eo：您認為哪些地方可以布局氫能以削減儲運帶來的問題？

毛宗強：氫的儲運能力現(xiàn)在在提高之中。氫氣儲運有多種方式，技術(shù)上用40MPa的罐車來代替20MPa的罐車運輸氣態(tài)氫氣沒有什么問題。以液氫的方式運輸氫，日本已經(jīng)民用化，我們在航天工業(yè)已經(jīng)成功應(yīng)用，只是在民用方面，剛剛開始探索，絕對沒有技術(shù)障礙。管道運輸也是一種方式，我國已經(jīng)建成世界最長的大口徑天然氣運輸管道，也建成若干純氫氣輸氣管道，要建設(shè)大規(guī)模輸氫管道應(yīng)該不是難事。

我主張，只要想做，有條件的地方都可以布局氫能。各地財力不同，發(fā)展方向、速度、時間節(jié)點不同。各地不能盲目發(fā)展，一定要結(jié)合實際。布局氫能，第一需要人才，需要有實干的人；第二，要有經(jīng)濟條件，不能溫飽問題還沒解決就搞氫能；第三，資源問題，沒有風(fēng)沒有水的地方，可以用生物質(zhì)制氫。可再生能源匱乏的地區(qū)，可以考慮利用電網(wǎng)的電解水制氫，或引進鄰近的氫源。

eo：在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，地方政府和國家分別需要扮演什么樣的角色？

毛宗強：國內(nèi)的現(xiàn)狀是一個領(lǐng)導(dǎo)形成一個熱潮，一個文件形成一個熱潮，一個會議形成一個熱潮。過去之后熱潮就退去，這是不行的。我們講實干，企業(yè)要實干，領(lǐng)導(dǎo)部門也要實干。

地方政府要根據(jù)自身條件布局氫能。地方政府也要思辨，但是對于他們來說挺難的。地方政府有發(fā)展氫能的想法，但地方官員可能不太懂氫能行業(yè)，聽了某個教授或者行業(yè)專家的話，急于求成，采納了他們的意見，動輒投資幾個億去發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，這樣就有可能帶來損失。

地方要真干、實干、加油干，反對形式主義，走過場。有些地方說得好，但是看完我覺得是吹牛。有些地方點到“氫”就算了，搞氫能，不能搞得那么輕。

各地也應(yīng)該有自己的規(guī)劃。現(xiàn)在說，氫燃料電池汽車有望在2019年正式實施“十城千輛”推廣計劃。如果真的做起來了，那就好了。

國家方面，第一要管理，要設(shè)立專門的機構(gòu)或者專人專職去管理氫能，哪怕有個“領(lǐng)導(dǎo)小組”也行。國外一般都有氫能管理機構(gòu)。例如，美國能源部下面便有專門的氫能與燃料電池辦公室負責(zé)全國氫能的管理，有30多個工作人員，明確了氫氣制備、燃料電池、氫在軍事上的應(yīng)用、國際關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)等等職責(zé)。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO），是日本最大的公立研究開發(fā)管理機構(gòu)，承擔(dān)日本一部分經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)行政業(yè)務(wù)，主要目標(biāo)是負責(zé)解決能源和環(huán)境問題、促進科技產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。其下面有專門的機構(gòu)負責(zé)氫能的項目設(shè)計、招標(biāo)和驗收等工作。

第二，要出政策出規(guī)劃。目前中央政策落后地方。比如加氫站方面，2014年國家出臺過相關(guān)文件，加氫能力為200公斤的加氫站可以補貼400萬，文件是2015年底到期，到期之后就沒有下文了。在云浮、佛山，對于加氫站，2018年給到的補貼是800萬，2019年也是800萬，此外，買氫氣給補貼，購車也給補貼。這是一整套氫能扶持政策。地方政府比中央搞得好。

在標(biāo)準(zhǔn)方面，現(xiàn)在國家在氫能的標(biāo)準(zhǔn)方面有數(shù)量限制，但提倡地方標(biāo)準(zhǔn)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。但是我個人有疑問，我覺得國家應(yīng)該抓的是國家標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，應(yīng)該放手的是國家標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量。鼓勵地方制定標(biāo)準(zhǔn)，容易產(chǎn)生各地方標(biāo)準(zhǔn)不一致，引起矛盾，不利氫能在全國推廣。（eo記者潘秋杏）