彭苏萍：中国氢能源与燃料电池发展战略研究

专题：2024中国商用车论坛

　　2024年3月26日-28日，2024中国商用车论坛在湖北省十堰市举办。本届论坛由中国汽车工业协会主办，以“新步伐•新成效•新提高，助力商用车产业高质量发展”为主题。中国工程院院士、中国矿业大学教授彭苏萍在3月27日下午举办的“开幕式暨大会论坛”上发表演讲。

　　以下为演讲实录：

　　尊敬的各位领导、尊敬的孙院士、尊敬的各位企业家、各位朋友，我今天跟大家汇报的题目是“中国氢能源与燃料电池发展战略研究”。这是3月8号万钢主席在中国科协组织大家讨论，由工信部和重庆市提出来的长江氢走廊问题的时候，工信部的领导同志给我布置一个任务，要我来参加这个会议，跟这个会议有一点远，我会尽量利用15分钟讲完，超时间打断我。

　　中国氢能源和燃料电池这个项目的研究实际上开始是2010年，就是现在国资委的主任张玉卓同志找到我，他跟我讲，他说彭院士，我们中国煤制氢的成本已经达到生产成本6毛9，加上财务成本，9毛钱可以推向社会。当时我是学部副主任，他说你能不能领着几个院士、专家来研究一下这个工作能不能走下去？因为大家知道氢能源作为国策提出来并不是中国首先提出，是美国总统克林顿1990年制定了多项法规来推动美国氢能源的发展，他当了两届总统，后来小布什又把氢能源推向氢经济，没有搞下去，主要原因是成本太高，氢能源当时是一个贵族能源。所以张玉卓同志当时找到我的时候，6毛9分钱到9毛钱，掉了将近7个美元，这有一个非常大的诱惑力。

　　结果不久又出现了福岛的事件，大家知道日本的能源格局是北部地区是核电，南部地区是煤电，北部地区的电网是60赫兹，南部地区的电网是50赫兹。核电一出问题，核电厂关掉，南部地区的电送不过去，所以北部地区缺电。日本就制定了两个法规，第一个法规是公共场所的室内温度从22度调高到28度，公共场合的接待任务可以不戴领带。第二个，将燃料电池推广到家庭。这是最近15年世界上应该是说推动氢能源再次发展两个最主要的引擎。当时很多人问我欧洲怎么样？引擎在亚洲，这是我跟大家讲的历史。

　　氢能源为什么要去做？大家知道最近二三十年以来，世界上的能源发展的格局都是提出来要从以前化石能源的消耗型向可再生能源发展。在发展过程中，在中国碰到了困难，因为我们中国是一个以煤、化石能源为主的国家。我们做过统计，最近25年以来关于中国能源研究的经费超了62%，用到可再生能源里面的发展。但是到去年，你们看公布的数字，除了水之外，可再生能源在一次能源里面占的比例不超过8%。所以中国完全是走可再生能源这个路子完不成“双碳”的目标，所以中国还要走另外一条路，就是把化石能源如何低碳化的利用。低碳化利用过程中就是加氢减碳的过程，氢在里面的作用就起着一个媒介的作用。

　　从整个能源的发展方式，18世纪末期发明了蒸汽机，煤炭就得到了广泛的利用。上个世纪四十年代发明了内燃机，后来的燃气轮机，油气就变成一个主要的能源。但是这个转化的方式里面并不是发明了内燃机或燃气轮机就把煤代替掉了。但是知道现在煤56%到57%，在中国还是总体能源，电厂还是人民电厂。现在讲氢能源实际上是氢的转化方式，燃料电池的技术在逐渐成熟。燃料电池发电的方式它就从以前烧锅炉，内燃机烧的过程变成加热产生离子，一种放电的过程，它就从以前的物理发电向化学发电，所以革命性就革命在这个地方。

　　我们现在很多同志讲氢能源，只讲能源的属性，氢有三个特征，它不但是能源，它还是资源和所有其他化工产品的原料。第二个，氢也是个储能的材料。第三个，它是个转化方式技术性的。所以今后我们要谈的时候要谈三个方面才是真正包括氢能源发展的主要的内涵。

　　这个提出来之后，应该说最近15年的发展，世界各国又把氢纷纷作为国策来推广，有40几个国家已经做出了氢能源的发展规划，还有40几个国家则纷纷规划着，现在有80多个国家。

　　做的过程我们都知道，包括美国、日本，做的过程感觉到以前我们都是做纯氢，包括美国现在提出来今后十年还是要把氢的价格降下来。降下来我们还遇到两个问题：一个是成本的问题，第二个是安全性的问题。所以很多人说安全性的问题短时间解决不了，就反过来又提出绿氨和绿色甲醇。绿色甲醇是绿氨提出来绿色甲醇在复活。因为关于甲醇的问题大家知道中国二十年以前是搞过甲醇的，当时摁掉了，行业的垄断，认为甲醇使用过程中有毒，是造成人的不安全。现在我们做过调研，实际上因为甲醇的问题造成的不安全很少很少。而且现在中东的国家大家知道在中国最近几年的投资，甲醇企业上百亿的项目投了很多个，所以中国在目前情况下是不会拒绝的。现在讲氢能源，不能完全讲纯氢，而且把氢跟衍生物要统一考虑在一起。

　　为什么要搞“双碳”？我有一个体会，2010年哥本哈根会议之前和之后讨论当时中国关于“双碳”，关于二氧化碳的问题，我们还没有深刻的认识。所以温家宝总理在哥本哈根会议上到最后我们没有好的决策来应对。他当时我记得讲的一句话：中国的二氧化碳排放很大了，但是我们人很多，平均到每个人，我们能源的比例还是很小，而且我们是刚刚发展中国家。但是到了2013年大家知道，世界上已经公布了中国人均占有能源已经超过了世界的平均水平，这是第一个数字。第二个数字，2013年以后，世界上新增二氧化碳的总量的70%在中国产生。这两个指标，中国不搞是不行的。

　　2011年，当时的欧共体就提出要经过欧洲的所有航空器要收碳税，但是当时是中国和美国连把它摁下来了，因为我们两个国家是航空大国。但是2010年以后，大家知道美国发现了页岩气，它制定了《清洁电力生产法》，15年以后，它一个新的煤电厂都没有了，它都是烧天然气，因为它的页岩气很丰富。

　　这个比例关系我跟大家讲，它提出来《清洁电力生产法》，每一个千瓦时二氧化碳的排放不能超过673克，折合成标准煤210克。大家知道我们国家的电力发展二氧化碳的排放，耗煤量“十三五”末我们还是310克。如果按照这个指标体系，我们中国所有的电厂都要关掉，所以这个是危机还是很危机的。所以中国一定要做的，我跟大家解读一下。

　　以前我们做关于氢能源研究的过程里面考虑的是个技术的成熟性，现在也有提出来怎么要把纯度做得更安全。我们现在提出中国今后要记住所有的技术一定要跟市场、跟消费侧或者需求侧关联，包括今天上午开闭门会议，这段时间我们考虑的问题，我等一下跟大家讲我们关于氢能源怎么去考虑。刚才讲了我们首先要把纯氢向泛氢考虑，因为主要是把成本降下来，把安全性、可靠性要保证。氨和甲醇，我们所有的标准都是现成的，所以我们可以加快速度。第二个，纯氢，包括现在提倡的绿氢，我告诉大家，在整个世界和中国的氢的生产过程中，绿氢也就是电氢占的比例不到0.2%。现在有些舆论提出来中国今后主要发展绿氢，我们做能源规划的时候很难把一个0.2%作为我们规划的特征。所以我跟大家讲，今后主要是稳定可靠、低成本的氢，这是我们要追求的目标。细节我就不讲了。

　　现在的现状刚才讲了，我们要把现在跟能源有关的氢，有的同志提出以绿氢为主，包括昨天我跟孙逢春院士也在讲，我们提出了绿氢，还要提出蓝氢，就把二氧化碳消纳掉的蓝氢要同等来对待，中国的氢产业才能发展起来。讲句实话，所有氢能产业做起来，所有的基地不是绿氢的基地，而是靠工业为基础才能做起来的。

　　我们做了一些制氢的工作，咱们讲的电动车，能源里面还有一个做得比较好的，制氢的产品现在中国已经超过了将近一半，世界上碱性电解槽几乎都是中国出口，但是世界上追求的固体氧化物电解槽现在我们也在大规模做，我们希望在碱性电解槽替代的时候，必然就要往这个方面来走。

　　这个走的过程，中国在做，国际上也在做，我就不一一讲。

　　关于最近发展的状况我也不一一讲。

　　第三个，我跟大家讲讲电池，因为关于氢转化的方式，有的企业现在也把氢放到煤气灶里面掺着去烧，我告诉大家，不提倡。因为氢是二次能源，氢本身的发热量比天然气要低了一倍，本身把它提出来再掺到里面，美其名曰是减少了二氧化碳的排放，实际上你没有把制氢的成本搞过来，所以不提倡。今后只有唯一一个航空器，现在燃气轮机在航空器里面二氧化碳的排放是很高的，到天空里面的，现在燃气轮机里面以纯氢现在在做实验，正能集团，最近我们要对那个项目进行评价。其他我们认为还是以常规的以降碳为目标就行了。

　　走的过程一个是质子膜，第二个是固体氧化物。大家知道美国现在质子膜不怎么样，它的固体氧化物燃料电池高，热电联供的美国是做得好的，现在布罗米埃乐及（音）已经做了很大的量，最近他也在慢慢引进到韩国，在实施研究，一个小区一个小区搞，它一次能源的发电量超过60%，而且把二氧化碳要普及，同时供应热水，它的能源利用效率超过90%，这是我们追求的目标。

　　大家看看现在的发电厂跟我们以前的发电厂不一样，放到街头两边，它不占用土地，而且它不燃烧不产生PM2.5。我们自己也做了，我告诉大家我们自己在实验室做完之后，我们一次发电效益超过53%，因为我们中国现在最高的是38%左右。第二个，我们已经普及的二氧化碳超过94%，达到了百分之九十几，在人民电厂普及二氧化碳它要消耗9到12%的能源，所以我们实际上也超过60%，这是实验室做出来的，一致性还不是这么强。如果建成生产线，我们认为还更高。这个跟中央有关部门汇报之后，把我们这个项目为什么拿到国家实验室，我们希望做出兆瓦级和十个兆瓦级的，现在把这个事情在进一步推进。

　　这是一些工作，绿氨和绿色甲醇现在在福建、浙江、广东、山东都在纷纷推广，我就不再一一讲了。

　　管道掺氢和管道纯氢，前不久万钢主席给我们又做了一次研讨，以前在学术界提出氢脆的问题，可能对它的关注度可以降低，因为实际上氢脆问题在加压情况下可能产生，常规情况下可能还会高一些。

　　我就不再讲这些工作，我讲几个我们准备怎么去搞，我讲六个应用场景。

　　第一个，我们应该做电氢耦合，提高可再生能源占比。2013中国可再生能源在西部地区出现大范围的气罐，公布39%，实际上有的地方超过50%，现在我们把氢能作为可再生能源消纳的一个最好的方式，把它制成氢，因为这个地方变成氢之后，放出去就可以大大扩大。

　　第二个，刚才讲了整体煤气化燃料电池发电，把煤气化完了直接进燃料电池，把产生的浓缩的二氧化碳转成一氧化碳或者甲烷等化工原料，使整个高碳能源利用过程中二氧化碳不排放，这是我们想做的一个工作。

　　第三个，把煤化工或石油化工过程中的二氧化碳消纳掉，这是SOEC。

　　第四个，燃料电池重卡，我今天上午讲过一句话，中国的燃料电池车和电动车怎么去发挥它的优势，后来把燃料电池重卡作为燃料电池避开电动车的方式，因为重卡用电动车自重量太大，而且通过加速衰减比较快，而燃料电池车现在一大批600公里的都已经出现了。现在有几个地区关于氢走廊的问题和氢高速的问题，我估计最近都会纷纷提出来。

　　第五个，船舶或港口，这是我们下一步要做的，因为现在这个地方推广起来应用场景比较好。

　　第六个，氢冶金。最近我在全国跑了一批，山西的晋南钢厂，它自己通过重卡，它把内部所有物流的消费都在自己消纳，它利用焦炉煤气和转炉煤气制氢，成本14块钱，卖到市场上20块钱，比柴油还便宜，所以积极性很高。

　　这些工作我们今后可以进一步推广下去，我们现在提出来制氢的成本到20块钱左右的时候，全国地区就能做，20块钱是一个基本线，跟柴油比较的线，这是我们需要做的，而且跟现在的工业产氢仅仅结合在一起。

　　关于成本问题的降低，寿命提高的问题，这是我们专门提出来了，我就不一一讲了，谢谢！

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