歐陽明高：燃料電池汽車帶動綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
當(dāng)前在全球加速推進(jìn)“碳中和”“碳達(dá)峰”大背景下，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了以電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化為代表的技術(shù)變革和以氫能為代表的能源革命的歷史交匯點(diǎn)。氫能作為眾多綠色能源轉(zhuǎn)化傳輸與融合交互的紐帶和載體，具有來源多樣化、驅(qū)動高效率和運(yùn)行零排放的技術(shù)特征，將在未來清潔低碳能源系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。
6月5日，中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、IHFC理事長歐陽明高在2024國際氫能與燃料電池汽車大會暨展覽會上發(fā)表了《燃料電池汽車帶動綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展》主題演講。
以下是報(bào)告全文：
尊敬的各位來賓，各位領(lǐng)導(dǎo)，親愛的萬鋼主席，女士們、先生們，大家早上好。
我今天的演講的主題是關(guān)于“燃料電池汽車驅(qū)動綠色氫能產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展”，有三個(gè)主題，第一是中國燃料電池汽車的工業(yè)化情況，大家可以看到，中國已經(jīng)建立了一個(gè)全面的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，覆蓋了氫能整個(gè)價(jià)值鏈，包括性能的生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸、加氫等等，關(guān)于研發(fā)和制造方面的關(guān)鍵要素都已涵蓋，比如說質(zhì)子交換膜、MEA等。
從2015年到2022年，我們的技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。比如說對于燃料電池核心零部件，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從30千瓦到150千瓦的提升，而且它在冷啟動工況下，已具備零下35攝氏度低溫啟動和500千米以上的長續(xù)航能力，在效率方面取得了巨大的提升。
從2008年到2022年，這一領(lǐng)域車型的氫能消耗從每公里26千克下降到了7.1千克。2008年前后，中國進(jìn)口了一批燃料電池大巴，價(jià)值在180萬美元每輛，這個(gè)價(jià)格到2022年降低到了150萬人民幣每輛，這也是很大的提升。
中國也有很多燃料電池領(lǐng)域的大型項(xiàng)目，就像萬鋼主席曾提到的，在2022年北京冬奧會的時(shí)候，我們有超過1000輛的燃料電池汽車，而且有超過30個(gè)加氫站，11個(gè)氫生產(chǎn)基地。特別是我們建立了國際咨詢平臺，邀請了很多國際專家平臺上進(jìn)行氫能全鏈信息監(jiān)控，確保整個(gè)流程的安全性。我們認(rèn)為這樣一個(gè)示范項(xiàng)目，代表了我們首次大規(guī)模對于燃料電池汽車的應(yīng)用，也確認(rèn)了產(chǎn)品和技術(shù)的可行性和可靠性。這是一個(gè)主要的氫能項(xiàng)目，還有另外正在進(jìn)行的城市示范項(xiàng)目，我們有35,000輛燃料電池汽車，納入了城市示范項(xiàng)目里面。
像北京上海這樣的中國大城市，都已經(jīng)開展了燃料電池汽車城市群的示范。大家可以看到在中國，已經(jīng)上牌的燃料電池汽車數(shù)量在不斷增加，很多乘用車、商用車都采取了燃料電池技術(shù)，市場增長了50%，很有可能會在今年超過10000輛燃料電池汽車，覆蓋各種不同的商用車種類，在中國市場上我們有超過60家汽車廠商已經(jīng)發(fā)布了燃料電池汽車，有超過70家燃料電池供應(yīng)商。
接下來我想介紹一下中國燃料電池技術(shù)方面的研發(fā)情況，以我們的團(tuán)隊(duì)為例。
比如說，這個(gè)也是我們團(tuán)隊(duì)的這樣的一個(gè)情況。首先呢，我們是用混合動力總成系統(tǒng)；然后我們接下來用燃料電池系統(tǒng)；第三點(diǎn)，我們會加上燃料電池堆；第四步我們會加上MEA材料，所以這是一套“剝洋蔥式”的模式，自上而下循環(huán)漸進(jìn)，進(jìn)行技術(shù)鏈的突破。
這個(gè)是我們的燃料電池服務(wù)的情況，目前最大能達(dá)到三百千瓦，對于高效能表現(xiàn)，下一步我們將持續(xù)進(jìn)行研發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化電池組和整個(gè)系統(tǒng)，提升耐久性，這對于我們的優(yōu)化非常重要。對于它的耐久性，接下來的目標(biāo)是要達(dá)到4000小時(shí)。另外一個(gè)技術(shù)是人工智能，我們會使用AI技術(shù)，進(jìn)行燃料電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、耐久性測試。
包括以人工智能為基礎(chǔ)的自動設(shè)計(jì)，流程優(yōu)化，同時(shí)還包括以人工智能為基礎(chǔ)的適應(yīng)性調(diào)整、參數(shù)調(diào)整以及耐久性預(yù)測等信息。
我們研究的方向和技術(shù)還有一個(gè)是水電解，這也是很重要的氫能技術(shù)，因?yàn)樗械碾娊饧夹g(shù)，至少在目前來說還沒有辦法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化綠氫應(yīng)用。
我們團(tuán)隊(duì)研究了不同類型的電解技術(shù)，包括SOEC、PMEC還有AEC這種堿性水電解質(zhì)。SOEC并非是一個(gè)長期應(yīng)用的方式，它只是一個(gè)短期的使用方式，它是固氧的電解質(zhì)，PEm，也就是我們說質(zhì)子交換膜的水電解過程；還有一個(gè)是AEC方式，它的成本較低，它的全稱叫堿性水電解技術(shù)。
對于整個(gè)應(yīng)用過程，我們也對核心技術(shù)進(jìn)行了研究，尤其是堿水電解技術(shù)。它是非常重要的，尤其是使用膜技術(shù)。膜技術(shù)在AEC這種堿性水電解技術(shù)里扮演著重要的角色，我們對于膜的耐久性使用進(jìn)行了研究，看看是否可以將其投入到商業(yè)化應(yīng)用中。另外，我們也使用了組合膜或者說聚合膜來進(jìn)行膜技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)用到這種堿性水電解技術(shù)中去。
大家現(xiàn)在看到的是我們整個(gè)這種水電解系統(tǒng)，我們稱其為hydoLyser，這是我們公司的研究的一個(gè)技術(shù)，我們有一些不同的技術(shù)創(chuàng)新；第一，我們使用了長方形的優(yōu)化之后的標(biāo)準(zhǔn)電池；第二，我們使用了墨盒電池組，可以進(jìn)行靈活替換；第三，我們使用了安全和智能管理控制系統(tǒng)，這就是我們的三項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)我們還對大批量電池組進(jìn)行了驗(yàn)證測試，對于水電解質(zhì)，它的耗電量只有每立方?！っ?.31千瓦時(shí)，這是一個(gè)比較高效的能源利用。與此同時(shí)，我們還進(jìn)行了負(fù)載測試。我們看到它的一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行在低負(fù)載的時(shí)候是可以達(dá)到30%的一個(gè)負(fù)載實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，而且HTO小于1%，這就說明安全沒有問題。
以上信息意味著我們有著高效率以及多樣性的水電解質(zhì)，可以用來使用來完成這種水電解技術(shù)。
基于我們的技術(shù)，我們還將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)融合，使用綠氫應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)里面，開展了長期的大規(guī)模的能源儲氫項(xiàng)目，因?yàn)樵谖磥砦覀冃枰ドa(chǎn)氫并且進(jìn)行儲氫，我們現(xiàn)在的這種PV也就是光伏板的效率是不夠的，它沒有辦法幫助進(jìn)行能源儲存，必須要通過綠氫的方式把能量能源能夠儲存下來。
從綠氫生產(chǎn)端來看，它對于儲能來說是非常重要的一部分。從用戶端來看，我們可以稱其為綠氫的使用分配。在中間可以看到電網(wǎng)，可以去選擇要產(chǎn)生怎樣的電力，通過可以設(shè)定不同的路線圖，根據(jù)不同的具體情況有不同的選擇。
在日本，他們使用的是氨進(jìn)行電力生產(chǎn)，因?yàn)樗麄兊臍涫遣荒車鴥?nèi)生產(chǎn)的，必須要通過貨運(yùn)方式進(jìn)口。對于日本來說，他們需要通過氨的形式來去進(jìn)行氫的使用。
在中國，我們有大量的風(fēng)能或光伏能地區(qū)，比如內(nèi)蒙古，一般情況下如風(fēng)能或光伏發(fā)電，都需要通過熱電廠來實(shí)現(xiàn)電的靈活應(yīng)用。在中國我們就認(rèn)為這是很好的直接使用氫能的方式，可以直接用氫能生產(chǎn)去替代煤炭使用，因?yàn)橹袊那闆r和日本是不同的，所以我們可以選擇這條路線。
大家看到是我們對于綠氫能源儲能的電池設(shè)計(jì)，我們將光伏、熱泵、水電解質(zhì)進(jìn)行融合，提高效率，實(shí)現(xiàn)長期大規(guī)模儲能。
最后想跟大家分享氫能和燃料電池的未來愿景和發(fā)展前景。
下一步我們要進(jìn)一步延長電池燃料電池的耐久性。我們的短期的目標(biāo)是25,000小時(shí)，而在2030年，我們的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)30,000到35,000小時(shí)的耐久性，去滿足重卡需求，因?yàn)橹乜赡苄枰?50萬公里的行駛里程，所以要持續(xù)提高電池耐久性。
第二步我們要做的提高效率。在未來，我們一定要優(yōu)化效率，我們的目標(biāo)是要將電池組額定效率從50%提高到60%，并且不斷減少電力損耗。
第三步我們要進(jìn)一步降低成本。大家可以看這個(gè)曲線圖，在接下來的2025年，我們的目標(biāo)是降低1000元人民幣每千瓦時(shí)。到2030年，我們的目標(biāo)是要進(jìn)一步降低成本，到不足1000美元每千瓦時(shí)。
第四步是進(jìn)一步拓展應(yīng)用場景。我們有很多不同的電廠，它們的配電系統(tǒng)可以應(yīng)用到不同車輛上去，甚至可以應(yīng)用到一些其他空間項(xiàng)目空間中去，比如像宇宙太空，它的一些應(yīng)用也可以使用這種綠氫，我們要做的是去建立一個(gè)綠氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的整合式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。比如說我們從可再生能源一直到產(chǎn)氫、儲氫，甚至到不同應(yīng)用，比如原材料、能源儲存、電池、氫能發(fā)電等等，這些都是氫能未來的一些應(yīng)用場景，我們要把它進(jìn)行融合，從而進(jìn)一步促進(jìn)綠氫應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)長距離大規(guī)模儲能。
在中國，我們需要10%的可再生能源電力的生產(chǎn)來應(yīng)用到這種長期儲能，到2060年，我們需要1.5萬億千瓦時(shí)的儲能設(shè)施，所以我們有極大的市場需求。在未來，中國的煤炭發(fā)電將會進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)為以氫能為基礎(chǔ)的發(fā)電或發(fā)熱電廠。
接下來對未來展望，對于氫能產(chǎn)業(yè)鏈來說，我們整個(gè)行業(yè)和燃料電池的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)，在于電解技術(shù)創(chuàng)新，這方面我們做了很多貢獻(xiàn)。
對于整個(gè)氫能價(jià)值鏈，目前的價(jià)值認(rèn)知是能夠意識到綠氫帶給我們的戰(zhàn)略價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。對于商業(yè)價(jià)值，核心考量是綠氫成本，這一成本需要進(jìn)一步降低，從而產(chǎn)生綠色發(fā)電。綠色發(fā)電的電價(jià)應(yīng)該低于0.5元人民幣，達(dá)到與煤炭發(fā)電價(jià)格相持平。如果我們可以去進(jìn)行綠色產(chǎn)電，綠氫其實(shí)是有著極大的商業(yè)價(jià)值，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)和煤炭發(fā)電差不多的一個(gè)價(jià)格，同時(shí)對環(huán)境沒有影響。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈也受到了低碳?xì)淠艿纳a(chǎn)需求，它將會有大規(guī)模商業(yè)示范應(yīng)用，成為主要的領(lǐng)導(dǎo)力，促進(jìn)整個(gè)綠色氫能產(chǎn)業(yè)鏈全面變革。我們認(rèn)為綠氫有著非常光明的未來，謝謝大家的傾聽。