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【科技资讯】中国和日本的氢能利用现状

发展氢能是中国能源模式转型的重要途径。近年来,氢能已成为各行业部署的新焦点,许多地区相继提出了氢能产业计划,行业正在加快发展。例如,上海计划2025年建立了50个加氢站,并将氢燃料汽车的数量增加到2万多辆,其他氢燃料汽?#21040;?#22686;加到1万多辆。在广东省佛山市,计划今年开始运营10个氢气站,旨在实现1000条氢能路线客车的模型运营目标。武汉计划到2020年建立5-20个加氢站,并将燃?#31995;?#27744;汽车的模型运营规模扩大到2000-3000近日,广州也?#29366;?#26126;确提出对加氢站建设的设想,广州市发改委在《广州市发展改革委关于市政协十三届三次会议第2061号提案答复的函》中透露,广州正在研究制定综合性补贴政策,将本市购置补贴集中用于支持动力电池研发及产业化、充电(加氢)等基础设施短板建设和配套运营服务等环节。除了广东之外,据第一财经报道,上海、江苏、浙江等长江三角区省份以及?#26412;?#23665;东、安徽、辽宁、河南、河北、四川、重庆等多个省市也对加氢站进行了布局。

524日,在2019浦江创新论?#25104;?#21457;布的《长三角氢走廊建设发?#26500;?#21010;》称,2030年以前,长三角将建成500余座加氢站,预计将占全国加氢站总数量的一半。根据工信部委托中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车路线》内容,到2030年,中国将上马1000座加氢站。315日,国务院新闻办就《政府工作报告》的83处修订进行了解读,其中推动充电、加氢等设施建设一条引发了业界广泛关注。这也是加氢站?#29366;?#34987;写入政府工作报告。626日,由中国氢能源及燃?#31995;?#27744;产业创新战略联盟发布的《中国氢能源及燃?#31995;?#27744;产业白皮书》称,氢能将成为中国能源体系的重要组成部分,预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。

据?#30340;?#19987;家介绍,氢能是指由氢及其同位素主导的反应中产生,或在改变氢状态的过程中?#22836;?#20986;的能量。它具有广泛的供应来源,可储存,应用多,二氧化碳零排放,无污染,能量密度高,可发电和供热,可用作运输燃料。此外,氢还是一种稳定的介质,用可再生能源制造氢,并可使用它稳定缺乏稳定性的可再生能源。

根据国际氢能协会副总干事毛宗强的说法,由于氢能的密度是汽油的三倍,是锂电池的130倍,所以在能?#21019;?#26367;过程中的比重正日益增高。据统计,目前世界氢气年产量约为6300万吨,其中中国的年产氢量约为2200万吨,占世界氢气产量的三分之一,是世界上最大的氢气生产国。

在氢能和燃?#31995;?#27744;领域,中国已经形成了从基础研究和应用研究到模型演示的全方位结构,涵盖了制氢,储运,灌装和应用四个阶段,一个完善的氢能产业链已经成形。以制氢为例,目前主要包括煤气化,天然气,?#29366;?#37325;整和水电解等制氢方法。未来,可再生能源+水电解制氢?#22411;?#25104;为大规模制氢的趋势。

此外,中国生产的燃?#31995;?#27744;汽车生产量也在逐年增加。根据国际氢能协会提供的数据,2017年中国共有10个?#25918;啤?/span>10种车型的燃?#31995;?#27744;汽车诞生,总产量为1272辆,比2016年同期增长102.2%。 2018年,中国生产的燃?#31995;?#27744;汽车数量达到1619辆,其中909辆是燃?#31995;?#27744;专用车710辆是大型客车。

中国氢能联盟专家委员会主任、同济大学副校长余?#31185;?#35780;述:虽然中国是世界上最大的氢气生产国,拥有丰富的资源基础,但中国仍然未对氢能进行明确定位。氢气还只是新能源汽车产业发展的一部分,还没有全面的宏伟设计或战略计划。他介绍说,日本、?#20998;蕖?#38889;国和澳大利亚已经公布了氢能源规划图。

目前,上海、佛山、武汉、如皋等都明确了氢站建设的监管权限和许可流程,但国家?#24418;?#20316;出明文规定,这就造成了氢气站建设很难获批的现状。因此,业界普遍希望能早日建立并明确氢能所属主管部门。

而在我们的近邻国家日本,其对氢能的开发利用,从汽车动力源起步,如今在国家政策支持下,正转变成国家基础建设设施的重要组成部分,并成为世界在这一领域的创新者。

丰田氢能源车MIRAI

日本从上世纪90年代开始研发氢能源。丰田汽车公司的技术人员打算开发氢能源作为汽车动能,公司随即成立?#30340;?#28304;研发部,并在2014年生产出了第一代氢能源实验车,又在2016年正式推出第一代氢能源车MIRAI(未来),目前该车已经在美国和日本销售出16000多辆。这辆车使用液态氢气作为能源,不仅支撑该车清洁无污染驾驶运行,而?#19968;?#26159;一个发电系统,可?#21592;?#35777;一户人家一个星期的的各项电力消?#27169;?#25104;为移动电源供应平台。这也使得丰田汽车公司从一家汽车制造商转型成为新能源供应商。

对于日本来说,氢能源的研发与使用,不只是一个技术与生产的问题,更重要的是形成全社会的产业?#30784;?#20026;了打造这一个产业链,日本已经花了5年左右的时间,从液化气的进口(国际商社)、氢气制造加工储存(岩谷产业等公司)、氢能源汽车的制造(丰田等)、高压气罐的研发制造(三菱重工等)、汽车与气罐新材料的研发生产(东丽公司等)、氢气运输车运输船的研发制造、高压氢气的安全运输、加氢站的建设与普及、氢能源汽车的销售与售后服务等,整个产业链的完整构建,确保了丰田氢能源汽车在2016年正式投放市场。

接下来日本政府和企业计划将氢能作为国家基础能源的重要组成部分进行推广,努力降低氢能源的成本,逐步取代核电和火力发电。在其《第五次能源基本计划》中,日本政府提出了打破制度壁垒、强化技术综合研发、官民一体推进氢能源普及的国家战略。具体的目标与要求是,将氢气的价格降到汽油价格的80%、氢能源汽车要实现规模性的量产化。进一步提高发电效率,一次充气后的续航能力要从目前的650公里延长到1000公里。同时要努力寻求燃?#31995;?#27744;的小型化,让氢能源电池进入到?#19994;?#20135;品当中。到2025年,要生产出面向各行各业的各种特种车辆,譬如消防车、工程机械车等?#23478;?#37319;用氢能源作为动力源,逐步提升氢能源车在整个汽车销售量和拥有量中的占比,?#28304;?#26469;确保加氢站的稳定收益,降低加氢站的运营成本,形成良性的、可?#20013;?#21457;展的氢能源产业?#30784;?/span>

日本政府还开始推进船舶的氢能源化,充分利用氢能源动力的静音性强的特点,研发生产出船用氢能源动力系统,首先用于游?#26469;?#28180;船、摩?#22411;?#31561;小型船舶上,不仅有利于提升这些船舶的续航能力与安全性,?#37096;?#20197;减少船?#23433;?#27833;动力对于海洋的污染。

在铁路系统领域,JR东日本铁道公司已经开始参与氢能源列车的研发。除了研发氢能源动力系?#25345;?#22806;,还计划在主要车站设置大型加氢站,提升列车加氢的速度,让氢能源逐步取代目前的电力线路系统。

日本宇宙航空研究开发机构正在实施一项大胆的计划,研发氢能源的有人月球探测车,在不远的将来,让人类驾驶氢能源车在月球上行驶。

日本还在研发分散型氢能源发电机组,第一要实现与火力发电站的混合发电。第二要成为大型的移动发电站。

另外,日本政府在普及氢能源的计划中,大力推进让氢能源成为家庭能源。日本计划在2030年,让氢能源燃?#31995;?#27744;走进530万户人家,让全国20%的家庭用上氢能源。这种氢能源燃?#31995;?#27744;具备三大功能:第一,为家庭提供所有的电力,也就是说,家里?#32422;?#23601;有一个发电站;第二,燃?#31995;?#27744;在发电过程中产生的热能,可以转换为家庭中?#20154;?#27927;浴、水热地暖的供热;第三,富裕电力可以出售给电力公司。

东京奥运选手村能源供给?#38469;?/span>

现在,日本已经在面临东京湾的月?#28023;?#24320;始建设第一个氢能源社区——这一个社区,就是东京奥运会选手村。奥运会之后,此处将在改造维修后作为氢能源新型社区面向东京市民销售,最终成为可以容纳5200多户人家的大型社区。这个社区的家庭电源,商业设施,交通都将采用氢能源。

可?#36816;擔?#26085;本正在推动?#32422;?#22269;家进入氢能源时代。

中国是氢气生产大国,但对氢能利用总体上还在新能源汽车领域,而日本已经突破氢能的汽车动力?#27573;В?#27491;努力把氢能作为新一代能源向全社会利用推进。两国的差距还是比较明显的,日本在这方面的创新努力,值得我们中国迎头赶上。

(本文资讯综合自sceice porter China,第一财经,徐静波公众号)


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