姜俊华
(常州纺织服装职业技术学院 ,江苏 常州 213164)
近年来,常州抢抓新能源产业“风口”,出台重磅政策,新能源产业深度融合,产业集聚度、投资热度居全国前列,“新能源之都”出圈。以绿氢为代表的氢能是未来能源变革的重要组成部分,常州需要超前布局新能源绿氢产业,抢占能源技术制高点。
为应对全球气候变暖,国际氢能委员会普遍认为以绿氢为代表的氢能是未来能源变革的重要组成部分。近些年来,美国、日本、德国等国家相继发布氢能战略,明确绿氢是新能源优先发展方向[1]。
1.1 绿氢概述
绿氢是指由可再生能源(如太阳能、风能、水能等)制成的氢气。与传统氢气相比,绿氢的生产过程更环保,不易排放空气污染物。同时,绿氢还可以作为绿色能源的持续动力,实现能源的可持续发展。
绿氢的生产过程主要分为两个步骤。一是利用可再生能源对水进行电解,将水转化为氢气和氧气;二是利用氢气存储系统保存,以便以后使用。这个过程可以理解为一种储能,可再生能源可以在需要时保存。绿氢可广泛应用于生产、交通、工业等领域,如生产发电、燃料电池、制造化工产品等。
我国丰富的可再生能源为绿氢发展提供了动力,但绿氢产业尚处于起步阶段,绿氢仅占氢气总产量的不到1%。根据国际能源署预测数据,2030年全球绿氢产量占氢能总产量34%,2060年氢能几乎都是绿氢,其中电解水制氢占比最大。
绿氢主要采用电解水制氢,具有碳排放低、纯度品质高等特点,通过直流电作用把水分解成氧气和氢气,分别从电解槽阳极和阴极析出。随着可再生能源发电度电成本和电解槽成本的降低,电解水制氢是未来主流的制氢方式[2]。同时,电解水制氢技术也存在成本高、电极腐蚀、金属腐蚀、密封困难等问题[3]。
根据2022年国际可再生能源署发布的报告,电解水制氢技术专利近年来迅速增加,2020年我国加强电解水制氢技术国际专利的申请,数量达到了253件,仅次于日本(731件)、美国(559件)、德国(356件)。
根据中国氢能联盟的氢能成本分析,制约绿氢发展的关键因素是成本,绿氢生产成本中电解槽成本占40%～50%,电力成本占30%～40%,所以降低电解槽成本和降低电价是实现绿氢工业化、规模化的最核心产业环节。
长距离储运绿氢主要采用管道运输或者液化后运输的方式,短距离储运绿氢主要采用长管拖车方式,储运绿氢成本均较高。
1.2 绿氢产业发展政策
近年来国家和地区密集推出涉及绿氢的产业政策,如表1所示,最有影响力的是2022年3月国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035 年)》,明确构建绿色低碳产业体系,氢能是战略性新兴产业的重点方向,持续推进绿色低碳氢能(绿氢)产业链各环节关键核心技术研发[4]。江苏省各职能部门也提出江苏氢燃料电池汽车产业发展政策体系,采取因地制宜、重点倾斜、优先扶持的原则,鼓励集群发展,引导资源配置,集中优势力量,实施具有江苏特色的氢燃料电池(绿氢)区域发展战略。
2023年常州在“新能源之都”建设大会上提出要聚焦氢能源“制、储、运、加、用”环节,布局未来能源的发展,发展氢能产业,全面推进绿氢产业发展。
1)建设“常州氢湾”,形成优势绿氢产业链。
“常州氢湾”规划面积2 km2,启动区0.67 km2,其中0.24 km2作为创新孵化区,作为“两湖”创新核心区,做好氢能产业生态培育、优质企业培植工作,全面整合政府、行业、社会各方资源,加速推进绿氢产业发展。已有加拿大西港氢能阀门研发制造、中海电力氢能核心部件、锐格氢能测试装备、创氢氢能设备与检测等多个项目签约入驻,科技含量、产业化程度业内领先。
2)出台政策支持,绿氢产业链建设取得进展。
常州市政府出台系列政策措施,包括财政补贴、税收优惠、金融扶持等,为氢能产业的快速发展提供了有力支持。常州市政府对氢能公交车和物流车分别给予购置补贴和运营补贴,对加氢站建设和运营给予补贴。常州市还设立了新能源产业发展基金,支持绿氢产业融资发展。
3)具有较强的绿氢研发技术,推进常州氢能产业平台建设。
常州市在氢能技术方面具有较强的研发实力,拥有一批具有自主知识产权的氢能技术。在燃料电池方面,常州市积极推动燃料电池核心材料和关键零部件的研发,提高燃料电池的效率和可靠性。在电解水制氢方面,常州市研究开发高效、低成本的电解水制氢技术,推动可再生能源的利用。此外,常州市还积极与国内外知名企业和高校合作,共同开展氢能技术研发和成果转化。打造氢能装备及核心零部件研发与制造基地、华东地区氢能源产业链差异化发展示范区、氢能源科技创新转化中心和氢能装备及核心零部件检验检测中心。
4)建设氢能基础设施,拓展应用场景。
常州市在氢能应用方面已经取得了一定的成果。在公共交通、物流、出租车等领域,常州市已经投入了一批绿氢产品进行示范运行,并计划逐步推广。常州永安行共享氢能自行车,装备采用固态氢电池,通过太阳能板自主制氢充氢换氢,实现微型制充氢一体。目前常州已推出“绿氢 + 储能”、“绿氢 + 文旅” 、“绿氢 + 交通”、“绿氢 + 康养”等示范应用场景,有力促进绿色消费理念升级。
常州在氢能产业发展方面已经具备了一定的基础和优势,但仍面临一些问题。
1)绿氢核心技术存在短板。
绿氢关键核心技术、专利等主要由欧美发达国家企业掌控,常州在储能系统集成、储能电池管理、工业副产氢的安全清洁利用等领域存在短板,部分“卡脖子”技术的材料及零部件仍有待突破。
2)绿氢产业链协同不高。
绿氢产业是一个庞大的产业链,包括制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等环节。目前,常州市在绿氢关键环节制造方面存在空白。同时,绿氢产业的产业链上下游对接不够紧密,缺乏有效协同,导致整个产业链的协同效率不高。
3)政府对绿氢产业的投入不足。
政府对绿氢产业投入力度不够导致企业在研发、生产和市场推广方面的动力不足。同时,政府在绿氢产业的标准制定、法规建设等方面相对滞后,促进行业发展的服务平台相对匮乏,对产业规模化、规范化发展形成阻碍。
4)市场应用场景受限、推广难度大。
绿氢作为一种新兴产业,市场应用推广难度较大。目前,常州市的绿氢应用场景相对较少,主要集中在氢能电池、氢能交通等领域。同时,由于技术和成本等方面的限制,绿氢产品的市场价格相对较高,缺乏相应的补贴激励政策、推广示范机制和创新应用体系,难以适应绿氢产业的快速发展。
常州市具有发展绿氢产业较为坚实的产业体系和工业基础,在国家氢能产业集群战略布局下,绿氢产业已经在部分领域实现应用。结合当前存在的问题,给出如下建议:
1)发挥关键环节优势,转化为产业链发展优势。
常州在动力电池、光伏电子元器件、氢能装备检验检测等领域发挥集群优势,实现绿氢产业高质量发展。逐步健全和强化储能与绿氢全产业链,充分发挥产业集聚优势,引导各企事业单位积极在绿氢制、储、运、加、用及安全等方面的标准体系研究,鼓励更多企业牵头和参与团体、行业、国家和国际标准研制。引进培养一批高层次战略科学家和领军人才,突破一批前沿技术和关键共性技术,使新型氢能电池和储能系统集成技术达到国内先进水平,成为具有影响力的储能与绿氢创新策源地。
2)培育市场主体提档升级,鼓励发展总部型企业。
通过招商引资、孵化培育等方式,培育绿氢储能产业链企业,覆盖“制、储、运、加、用”全产业链,重点培育专业赛道的头部企业,聚焦可再生能源制储氢系统、燃料电池动力系统和燃料电池整车系统等领域,实施精准招商,重点培育,积极引入优质链主类企业,全力支持一批具有国际知名度的生态引领型头部企业,打造一批氢能领域专精特新“小巨人”企业。
3)培育产业重点赛道,做强氢能储能电池赛道。
发挥动力电池龙头企业优势,支持开发容量更大、性能更高、寿命更长的动力氢能电池。支持配套企业研发电池隔膜、电池回收等技术,提升产业链绿色化水平。以“揭榜挂帅”方式调动企业、高校及科研院所等各方面积极性,主动参与国家氢能储能示范项目申报,推动氢能储能材料、单元、模块、系统、安全等基础技术攻关[5]。支持龙头企业在氢能储能集成、能量管理系统等核心领域的技术研发,推动大规模储能、柔性并网、光储一体化等技术应用。
4)推进绿氢关键核心技术研究,打造一体化赛道。
积极布局氢能产业发展和基础设施建设,以石化产业和新能源汽车为基础,统筹全市氢能产业发展资源形成发展合力,延展壮大“制-储-运-加-用”产业链。支持绿氢生产、液态储氢、燃料电池系统等核心技术的研发,针对绿氢产业链“卡脖子”技术(绿氢制取、绿氢储运和氢燃料电池三大领域的核心技术)环节,加快相关配套装备研发,推动质子交换膜、催化剂、电堆、双极板、膜电极、空气压缩机、氢气循环系统、储氢罐阀等关键材料和零部件实现突破,培育一批国内领先的新材料、新技术、新产品。
5)构建绿氢研发融合发展平台,推动产业创新发展。
发挥科教资源优势,引导高校院所与企业全面合作,构建以企业为主体,创新中心、研发机构及公共技术服务平台为支撑的协同创新体系。联合承担国家重大专项并攻克技术难题,打造绿氢产业创新协同平台,全面提升绿氢产业的技术支撑水平。依托燃料电池汽车科研机构以及重点企业开展燃料电池整车关键技术、氢燃料电池电磁检测技术等的研究及产业化。积极举办绿氢产业供需对接、技术论坛,推进绿氢技术与产业发展,发挥省、市行业协会和智库的平台优势和统筹作用,挖掘绿氢市场和技术价值,助力壮大绿氢产业,加快推动绿氢产业创新发展,提升常州“新能源之都”品牌效应。
6)集聚绿氢运用示范场景,带动绿氢产业链发展。
积极布局氢能与光电、电能互补支撑、氢能综合利用的项目试点,集聚应用氢能环卫车、氢能雾炮车、氢能土方车、氢能叉车等多领域商业性示范场景。发挥“常州氢湾”集聚优势,推进武进区“常州氢湾”氢燃料公交车及环卫用车示范运营,支持打造氢能产业应用示范场景和项目。加大现有氢燃料电池汽车试点示范运营的支持推广力度,推进全市氢燃料公交示范线建设。
通过调查研究,常州加快发展绿氢产业,已出台了氢能基础设施建设、氢能产业平台建设、“常州氢湾”建设、绿氢应用场景拓展等系列政策措施,但也存在核心技术短板、绿氢产业投入不足、产业链协同不高等问题,常州要围绕绿氢产业,研发关键核心技术、发挥关键环节比较优势、建设绿氢研发融合平台、做强氢能电池产业重点赛道、推广绿氢运用示范等措施,助力超前布局新能源先导产业。
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