中國工程院院士，中國礦業(yè)大學教授、博士生導師彭蘇萍，在中國（西部）氫能大會上發(fā)表了題為“中國氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略研究”的演講。
在演講中彭蘇萍表示，對中國來說，如何把二氧化碳消納比制氫來的更急迫，因為二氧化碳會造成溫室氣體，所以無論是歐洲還是美國，包括中國，第一次在國家層面上把固體氧化物電解池納入非常重要的方向。
此外，彭蘇萍提出五個重要的應用場景：電氫融合，消納可再生能源，提高可再生能源占比；燃料電池發(fā)電；氫能源耦合煤化工、石油化工；燃料電池重卡；氫燃料電池船舶應用。
最后彭蘇萍表示，區(qū)域問題、產業(yè)問題、標準問題，一定要跟市場和國際化交流，中國畢竟是后發(fā)優(yōu)勢，交流是非常重要的，氫能源和燃料電池產業(yè)，一定要向別人學習。
以下為彭蘇萍演講實錄，記者根據演講全文編輯后發(fā)布：
今天跟大家匯報的題目是“中國氫能源與燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略研究”，題目是中國工程院長期的，而且是國家能源委員會要求每半年跟國家能源委員會要報告的題目。
第一部分，氫能源與燃料電池發(fā)展的背景。
大家知道氫能源的發(fā)展，從國家的戰(zhàn)略發(fā)展來講，最先不是中國，而是美國克林頓總統(tǒng)，在美國率先實施一系列的政策鼓勵氫能源的發(fā)展，后來總統(tǒng)小布什又提出把氫能源向氫經濟方面發(fā)展。美國當時氫熱潮沒有堅持下去的原因是制氫成本高，是貴重能源。
現在氫能源的發(fā)展，有兩個引擎。
中國是一個引擎。陜西是煤炭大省，2003年之后中國的煤炭工業(yè)得到高速的發(fā)展，一大批煤炭企業(yè)家感覺煤炭的發(fā)展過程一定要走多元化的路子，所以煤化工是企業(yè)家做出來的，并不是國家督導出來的。做完之后煤化工的產能相對過剩，因此轉到制氫，當時是現在的國資委主任張玉卓同志，當時他找到我，說“彭院士，中國煤制氫的生產成本是六毛九分錢，加上財務成本，九毛錢可以賣，工程院的能源學部能否幫我做一個策劃，氫能產業(yè)能不能走下去”。當時我是學部副主任，領著團隊給國資委做這方面工作，再后來就是大家所知道的氫能源發(fā)展。
第二個引擎是日本。日本福島事件后是缺電的，日本北部地區(qū)以核電為主，南部地區(qū)以煤電為主，北部地區(qū)的輸變電是60赫茲，南部地區(qū)是50赫茲，頂層設計之后，當出現福島事件后，把核電關閉之后北部地區(qū)缺電，所以日本就提出兩個政策，一是在公共場所包括賓館，把溫度從以前的22度提高到28度，包括接待可以不打領帶，二是燃料電池進家庭，提出700瓦到2000瓦熱電聯供的燃料電池到家庭去，補充北部地區(qū)能源缺乏的常態(tài)。
人類的活動最近30年來關于能源的消費，我們提倡盡可能用可再生能源，少用化石能源，因為雙碳溫室氣體的效應問題一直影響著能源發(fā)展模式。如何把傳統(tǒng)的化石能源低碳化的利用，低碳化利用實際是加氫減碳的過程，在可再生能源發(fā)展上，氫是非常好的紐帶。從人類用能的發(fā)展過程中可以看到，我們的祖先是用生物質能源，18世紀末期，瓦特發(fā)明了蒸汽機，我們的煤炭就得到廣泛的利用，上世紀40年代發(fā)明了內燃機，現在我們的油氣得到了廣泛的利用。
氫能源是燃料電池的技術發(fā)展起來了，但是轉化的發(fā)生有可能發(fā)生革命性的變化，也就是以前通過燒蒸汽，通過汽輪機的轉動帶動發(fā)電，從物理發(fā)電向現在加熱的過程產生放電的過程，它就是從物理發(fā)電向化學發(fā)電演化的過程。
關于氫能源燃燒的過程不是我們提倡的，這是今天要明確的。如果轉化方式不發(fā)生轉變，提出燒氫是無論如何不劃算的，所以氫能源其他國家都希望是蒸機能源，我們是改善能源的介質，后面會講。
關于氫能源的發(fā)展，最近二三十年的推動，特別是最近十年，世界上將近80個國家紛紛做出自己的規(guī)劃，以美國、德國、日本、中國，特別是“雙碳”目標來了之后，中國感覺到有壓力，實際上日本和一些發(fā)達的資本主義國家也有壓力。
今天我跟大家講的新能源，因為我到這個地方講是第二次，意義和范疇已經不大了。因為我們講燃料方式轉變之后，就知道去年以前我還主要針對于純氫的問題。現在我跟大家講是泛氫，世界的發(fā)展趨勢以及以前的純氫，現在氨、甲醇和氫三種都是我們今后都要考慮的，哪個能做好就發(fā)展哪個。特別是美國2016年和日本澳大利亞提出氫能2.0時代概念以來，世界各國都在反思。因為我們純氫的儲運目前成本的問題、安全性的問題，我們分析十年之內很難在市場上得到廣泛的推廣應用之后，綠氨（氫能2.0時代這個里）提出如何從澳大利亞，從以前制氫向制綠氨在阿拉斯加或東京示范之后，中國二十年以前我們的山西、吉林、河南、陜西也有一部分，我們當時搞甲醇。
我們甲醇是摻到汽油里面，但是中國把它暫停了，現在又起來了。因為這是一個過程，我們的老部長（何部長）幾次跟我講，綠色甲醇是要提倡的，不光是綠色甲醇的問題，中東的一批油氣廠商現在紛紛加入到里面投資甲醇。
我們國家為什么要搞雙碳，我跟大家講一個我自己的切身體會。2009年，我當了院士之后，做了很多的出差，到哥本哈根，第一次感受到國際上對中國的排放問題的反對。我當時干工程院士不是很久，意識還沒有這么強，給我沖擊力最大的是溫家寶總理在哥本哈根會議上，年齡大的都記得當時直播的形式，溫家寶總理最后就講一句話，我們二氧化碳的排放比較大，但是我們人口是最高的，我們平均到個人來講，我們是低的。
但是，我們到2013年之后，大家知道我們人均的能源占有量在世界上已經超過了世界人均水平，這是第一個數字。
第二個二氧化碳新增的總量里面，70%是中國提供的，這兩個指標一來，中國就沒有退路了。因為2009年、2010年，歐洲就提出要收碳稅的問題。當時是中國和美國聯手按住了，現在這個趨勢又在進一步加強。而且，提出這個碳稅的問題，國際貿易如果不做這方面標定的時候，國際貿易我們中國就會受到很大影響。所以，雙碳目標，習近平總書記說雙碳是我們自己要干的事，我的理解是這個。貿易都要受到很大影響，對中國來講一定要下決心。
跟大家講一個例子，現在關于雙碳的問題，中國是已經跟美國不是一條戰(zhàn)壕了。2010年，奧巴馬當總統(tǒng)的時候公布了清潔電力生產法，在美國就提出了每生產1000瓦時的電力二氧化碳排放是637克。637克折合成標準煤210克。大家知道，我們中國的電廠“十三五”目標是310克，我們最好的電廠耗煤量是270克左右，有的人說280克，我們就算270克。中國這種電廠不到五家。你想想如果美國提出清潔電力生產法之后，美國到現在一直沒有一個燃煤電廠，是燃氣電廠。所以，中國關于雙碳的工作是一定要做。
這一系列的工作，我們一定要好好去做這些方面的工作。國家有關的部委怎么推動新能源的發(fā)展，今年兩個多月以前發(fā)改委還專門提出了清潔能源產業(yè)發(fā)展的鼓勵名錄，這都是一系列的活動。這個涉及到供應側、需求側，我們要好好統(tǒng)籌去考慮。以前前五年我們搞清潔能源的時候，為什么走不下去，也是當時我們只講氫的問題，它確實有很多約束的方面，包括制氫現在在化工園區(qū)里面把它作為危險化學品，我們在儲氫和運氫的過程中成本降不下來。
2020年中國科協(xié)在山東省開年會，當時萬鋼主席專門找到我，讓我?guī)е犖榈缴綎|省調研一下，研究從制氫到運氫的過程中成本怎么控制，跟大家匯報一下結果，當時做完山東省制氫的成本是10元，因為工業(yè)副產氫比較多，之后不到200公里范圍內的儲運成本，到加注之前是30元，制造成本當時10元一公斤，到最后會降到7元制造的成本，但是儲運到加注之間的錢，30元一直降不下來，所以這給氫能發(fā)展提出非常大的挑戰(zhàn)?，F在為什么提出氨和甲醇，這方面就解決儲運過程中非常大的安全性和穩(wěn)定性的問題。
我們嚴格算了一下，中國和世界上氫的發(fā)展都是穩(wěn)定的，世界上產出量超過7500萬噸/年，我還有一個指標是1.14億噸，這部分氫主要用于精細化工（合成氨技術），真正應用能源里面的氫是0.1%。
2022年中國是氫氣產量3353萬噸，為什么講這個數字？因為氫是兩個屬性特征：能源和資源，現在更多是作為一種資源，現在過多的在提綠氫，其實綠氫是電氫，目前來講成本很高，所以從我們發(fā)展的角度，目前并不贊成把其他所謂的非氫壓注掉。在歐洲和美國，90%以上的氫還是天然氣制氫，而中國是煤化工制氫。
另外在綠氫的過程中怎么發(fā)展，因為氫是二次能源，我們現在有三種制氫的方法和技術，一是堿性電解槽，目前它是最成熟、最規(guī)模的方法；二是質子膜制氫，目前國家也在積極發(fā)展；三是提倡高溫固體氧化物電解池制氫，國家實驗室也已經把它作為研究發(fā)展方向，因為溫度高耗能少，我們做過調研后，制氫的成本典型電解槽目前不會低于4.6度，而固體氧化物電解池制氫，我們認為今后可以控制在3.3度以下，實際有些實驗已經做到3.1度，早期已經做到3.7度，并且它不但可以制氫，還可以消納二氧化碳。
在中國來講，如何把二氧化碳消納比制氫來的更急迫，因為二氧化碳會造成溫室氣體，所以無論是歐洲還是美國，包括中國，第一次在國家層面上把固體氧化物電解池納入非常重要的方向。
Topsoe是世界上最大的化工制氫公司，實際是做設計的，是世界先進化工的代表性公司。2023年5月，該公司世界首座工業(yè)化規(guī)模的SOEC電解槽制造工廠開工建設。
而加氫站的問題，世界上去年年底有727座，我們國家到現在為止超過世界的一半有358座，總的來講運行上我國是世界第一有245座。運輸上是氫氣，有的人提出中國有液氫，液氫目前還只能用于航天，民用成本受不了，現在氫能源的發(fā)展過程，實際是一直跟經濟做挑戰(zhàn)。
可以跟大家講，這幾年氫能有比較大的發(fā)展，去年新冠肺炎停擺的產業(yè)都有一些消停的過程，氫能的用量增加50萬噸，化工行業(yè)和傳統(tǒng)的氫能，陜西也是化工基地，在陜西現在制氫、化工等都把CCS工程結合在一起，包括其他的不一一講。
在交通方面，中國不僅做交通還做發(fā)電，發(fā)電占中國能源的60%左右，發(fā)電起不來，氫能源就達不到盡善盡美，所以發(fā)電也是我們要提倡的。燃料電池一是質子膜，一是固體氧化物，質子膜工作溫度80幾度，啟動快，因此主要用于交通，所以很多人認為質子膜當燃料電池，實際還有固體氧化物燃料電池，我們做的結果，它的溫度目前還是720～800度，溫度比較高效率還可以（比質子膜高一些），但是啟動慢，唯一一個做熱電聯供效果比較好。
跟大家匯報一下，自己帶著團隊剛完成兆瓦級熱工500千瓦的發(fā)電示范基地之后，發(fā)電效果已達到52%，速度是非常快的，并且我們還把二氧化碳普及了，普及的濃度91%左右，對外公布是94%，實際做到97%，因為現在不敢公布太高，公布太高怕今后有壓力，但實現91%后本身二氧化碳就會壓縮，一壓縮把水一澆，用途也都比較好，更主要是高溫的二氧化碳，跟高溫的水蒸氣結合在一起，它會變成化工原料，今后電廠的發(fā)電碳可以不排放進行循環(huán)。
燃料電池車去年得到比較大的發(fā)展，中國燃料電池車占世界1/6還強一點，總的來說增長155%，這是我們的情況。
發(fā)電方面，剛才講了國際上固體氧化物燃料電池發(fā)電是Bloom Energy，美國搞燃料電池、搞氫能方面，它不做燃料電池車，主要是提高電力的穩(wěn)定性，最近二十年來，國際上兩次大停電都在美國，一次是北美大停電，一次是2020年SaaS大停電，它是以整個電力的穩(wěn)定性作用目標，因為燃料電池發(fā)電跟以前發(fā)電不一樣，它的方式是并聯式的，壞掉一個整個電力系統(tǒng)不受影響，只不過效率低一點，所以目前大的數據中心、醫(yī)院、商場都用它的模式，像Bloom推廣比較好，現在已經進入到亞洲到韓國了。
中國現在也在做，我們是做固體氧化物，“十二五”期間973是與礦業(yè)大學完成，因為礦業(yè)大學主要做煤，主要針對二氧化碳的問題，所以“十三五”期間，我們跟國家能源集團做了首個兆瓦級的技術示范基地，在去年通過科技部的驗收，剛才的指標體系跟大家講，發(fā)電效率52%，但是發(fā)電的過程中有二氧化碳的普及，超臨界的人民電廠現在是40%，如果是40%加二氧化碳普及9%的能源只有30%左右，如果將50%再加9%，可以達到60%的發(fā)電效率，這方面從技術路線上可以走下去。
剛才講了氫的問題，存儲、液化的成本高、長距離的運輸還有難度，現在國際上如何把氨和甲醇做到這方面，這塊得到中國非常好的響應，從高層領導的推動，到企業(yè)家、地區(qū)（寧夏、福州，特別是中東）設備運作已經進來，所以這方面是比較強的優(yōu)勢不多講。
摻氫的題目不是很大，我們也做過調研，上世紀80年代末90年代初，中國提出大中城市從事煤氣化的過程中，人造煤氣比氫的含量高，最高達到百分之三十幾，當時不是氨基氰的問題，而是煤焦油把煤氣灶混合的問題，我們也做過檢驗，當時鑄鐵的管子到現在還是非常好的，所以純氫長距離的運輸是我們要考慮的。儲能的方式，昨天在吉林準備做第二個儲能，這里不講。
中國與國際上做的工作，到底差距和要求是什么？中國現在關于氫能再講三個過程，2019年7月份，當時啟動第二期研究的時候準備開座談會，當時定了六七十個人，有企業(yè)、科學家，也有政府、主管部門的，結果第一次開座談會來了873人，今天在座的人可能參加過，把所有的會議室占滿了，當時來了18個部級干部針對氫能源做討論。
到2019年10月份，中央在公共場合的第一句話，新能源是中國未來能源的重要組成。去年3月份發(fā)布《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，提出氫能源是中國未來能源的重要組成部分，到了重要組成部分就大膽干，把它干好這是過程。
特別是今年8月份，國家層面首個氫能全產業(yè)鏈標準體系建設指南全部提出來，3月份也跟大家議論，現在關于氫能源技術的研究，哪一個科學家不做，影響不了中國氫能源的發(fā)展，哪一個企業(yè)不做，也影響不了整個氫能源的發(fā)展，趨勢是中國氫能源的發(fā)展，目前已經形成初步競爭的層面，從這幾年產業(yè)經濟發(fā)展的角度考慮，目前發(fā)力的時候還沒有到，但是產業(yè)技術在突破，我們的膜電極、碳紙現在跟國際上差距不是很大。我們考慮目前膜在不久的將來，還有進一步突破的可能。
我們的固體氧化物燃料電池，前幾年感覺沒有希望，對固體氧化物燃料電池的熱度，特別是SOEC熱起來了，國家現在也投了一部分，但是企業(yè)投的積極性更高。
SOEC制氫找我們聊的東西越來越多，基本都是讓我們先拿方案，這是以前沒有感受到的，發(fā)明怎么做不一一講，今天在座肯定比我更關注，地方上的驅動力很大，陜西省5月份到這里開過一次會，提出有各界地方政府首腦，作為氫能領導小組的領導人來集中發(fā)展，這塊也不講。
央企全面進來，上一期就是希望央企進來，因為靠民營企業(yè)、創(chuàng)新企業(yè)和高校資金跟不上，現在課題組以前自己做的時候，燒電流的錢一年就一百多萬付不起。去年年底，國務院還專門讓我給中央財經講半個小時，因為今年的目標希望金融資本進入，我就告訴大家這一趨勢。
剛才講的國家能源局、工信部都在揭榜掛帥，而且這個過程希望有能源企業(yè)、創(chuàng)新企業(yè)、國有大型企業(yè)進來，這個過程里希望國有大型企業(yè)，特別是央企進來，進來之后可以把能源創(chuàng)新企業(yè)緊緊聯在一起，他們的資金鏈比我們好。
現存的一些挑戰(zhàn)，以前質子膜就認為是貴金屬，現在貴金屬用的好很多，我們還有其他的方式，但是有一點，今年考察完之后就提出整個氫能源質子膜，可能要把工作溫度提高到130度，作為我們要關注的問題，因為現在四個九和五個九硬性成本太高（到130度叫一個九），要思考大幅度降低這方面的成本。
我們要把工業(yè)副產品的氫，以及其他方面氫的問題，把消納作為主要目標，而且希望氫盡量不要燒，剛才講了堿性電解槽、質子膜和SOEC，提出一些研究的工作也不再講。
儲運環(huán)節(jié)上我們還是有比較大的差距，這方面成本在這里，這方面如何提高，因為今天給我的時間不多，我不再講。
加注，我們以前講加注35兆帕為主，這次會議之前我們做了一下調研，今后的投資希望不要再往35兆帕走。70兆帕是比較符合我們能源發(fā)展和人的心理預期，這是我的一個小小建議。因為今年關于這塊我走訪了一圈。
摻氫，現在燃氣輪機還希望做，這方面我們不反對。我們限制一直做IGFC的時候，通過人希望這個軌跡是燃氣輪機，再把一次能源發(fā)電效率提高到7%～12%。我們如果是走向這個IGFC鏈條之后，希望一次發(fā)電效率達到75%。這樣的話，我們中國用煤量可以大幅度降低，這是我們設想的方式。關于氫冶金的問題，建材這兩個耗材大戶，也分別在提出一些技術的方案。
總的來講，我們國家氫能源的生態(tài)指標服務體系，現在已經在開始建立，這是我們感到高興的。我為什么說競爭的環(huán)境在形成，但是目前標準或認證，我認為這個工作非常好。信息不對稱的問題、單一指標的問題、如何系統(tǒng)化的問題，“十二五”向“十三五”的標準，我們并不是系統(tǒng)。日本提出是系統(tǒng)，我們提出是單一的指標，所以今后就是要靠系統(tǒng)。
接下來怎么做，正在引領、正在推動，這個不要懷疑，發(fā)改委、國家能源局、工信部都在引領。技術為本，自主可控，我們國家提出解決“卡脖子”的問題，科技人員和企業(yè)都在做這方面的努力。區(qū)域協(xié)同，試點先行，剛才講了四個燃料電池的補貼計劃，這是一個引導的標志。但是，我們最后還要注意人員的屬性特征，人員屬性是穩(wěn)定可靠、低成本，氫能源的發(fā)展不可能像動力電池那樣補貼，氫能不可能做到這樣。所以，我們在研發(fā)過程中，時時刻刻要緊咬著成本的問題。
怎么去做，剛才講了可再生能源，新的那些指標不再講。后面我講幾個要做的工作，數量多、產能小，最近三五年之內是一個競爭的時期，也是一個痛苦的時期。如果大家不努力，我們算了一下中國最近兩年20%的企業(yè)要自生自滅。因為按照目前的支撐力度，這是我們做了調研的。大家知道，如何協(xié)同發(fā)展是保存生命力是一個非常好的手段。
應用場景，我要講五個應用場景。因為這是氫能源最重要的問題，你不把應用場景做到，很難發(fā)展。
1）電氫融合，消納可再生能源，提高可再生能源占比。
關于對氫能源的發(fā)電，2013年西部地區(qū)可再生能源公布的數字39%，我們調研的情況超過39%，最高的比例我不說了。
后來工程院給中央一個回答，我們提出來第一次明確把氫能源作為儲能的屬性，氫能源是兩個屬性（能源屬性、儲能屬性），消納可再生能源，把可再生能源比例做大，氫能源是要連在一起的，目前是最好的方法。
特別在我們榆林、鄂爾多斯、新疆、寧夏和烏海市，把氫就地消化，這是我們要做的工作。不要老是講上網、上網，就地消化掉。
2）燃料電池發(fā)電。
要解決中國能源這是必須要走的路子，我們現在走的超臨界、超超臨界，到最后還沒有消化掉。煤消納燃料電池，可以把二氧化碳消納的，而且發(fā)電效率高的，這個工作剛才講了，我們做了一個工作，已經講到看到了技術路線，需要再進一步去提高的工作。
3）氫能源耦合煤化工、石油化工。
這方面也是講耦合于兩個，一個通過可再生能源制氫，煤化工大量的二氧化碳轉化掉，轉化掉甲烷或者是甲醇，這是我們的路子。通過SOEC可以做到，國際上目前這個路子也走通了。中國要走的時候，我相信今后也會走的很好。
4）燃料電池重卡的問題。
在燃料電池車里，沒有爭議。因為燃料電池乘用車的問題，跟新能源動力電池車還有一個爭論。但是重卡沒有任何爭論，我們算了一下，超過幾千億。我們陜西、山西、蒙西、山東等基地，都在布局做這個工作。
5）氫燃料電池船舶應用。
船舶也是今后要關注的，油輪現在都是用柴油機，噪音大，用氫氣是一個改造。還有大型萬噸級以上的運輸，軍事方面的應用，不再講了。
我們認為以上場景是我們燃料電池和氫能源要關注的方向。
氫能源產業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃不講了，目前制定的模式是比較符合中國的發(fā)展狀況的，而且我們認為到2050年中國氫能源的體系能比較完整建立起來，而且為中國的“雙碳”目標作出自己的貢獻來。
降成本方面我們規(guī)劃了2025、2035、2050年的發(fā)展目標，2050年我們希望質子膜燃料電池工作的壽命要到4萬個小時。制造的成本要小于300元。但是，300元大家有爭議。現在我告訴大家，不要爭議，因為兩個多月以前，豐田的技術總監(jiān)告訴我，他們已經做到300元，而且他提出來要送一輛車給我們，讓我們展示。
工作溫度去年在燃料電池會議上還講，質子膜的燃料電池一定要把工作溫度，從80多度提高到130多度，如果不提到130度，用氫的成本太貴，那是不利于發(fā)展的。
固體氧化物燃料電池工作壽命希望提高到10萬小時，它要超過現在燃煤發(fā)電壽命設計的2萬小時，制造的成本要降到1000元左右，因為現在燃煤發(fā)電的制造成本是1700元，我們通過效率的提高、成本的下降，認為今后轉型發(fā)展才有希望。
我認為下降的空間是有的，其中鍍膜的技術從現在200元已經降到15元。我跟固體氧化物這個組的人講，不降價是不會讓你活的，所以現在帶著隊伍一步步以降價為目標，不降價做不成，現在做連接、膜、電池成本也很高，也是希望降低5倍以下，現在不降20%是不行的。
區(qū)域問題、產業(yè)問題、標準問題大家也都關注，我提一點，一定要跟市場和國際化交流，中國畢竟是后發(fā)優(yōu)勢，交流是非常重要的，氫能源和燃料電池產業(yè)，一定要向別人學習。
來源：國際能源網
