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李毅中:灰氢不可取,蓝氢可以用,废氢可回收,绿氢是方向

2019-09-25 09:41:00


2019年9月22日,由中国电动汽车百人会、国际氢能委员会、山东省工业和信息化厅共同主办的“2019氢能产业创新发展峰会(HIDIS2019)”在山东大厦举办。本次大会以“探索氢能产业应用 发展绿色低碳经济”为主题,聚集国际国内专家及业内精英智慧,为产业界搭建国际化的交流平台,探讨氢能产业在政策、技术、模式等方案的成功经验及创新探索,工业和信息化部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中出席本次论坛,就《如何以环保、经济、安全高效的方式来实现氢能供给》为主题发表演讲。


李毅中发言核心观点摘要:


氢能产业链包含制备、储运、加注、应用四个环节,后三个环节都取得了进展,但是对氢气的研究不够,制氢是个老话题也是个新话题,氢气经过燃料电池转化为电,开辟了新动能、产生了新需求、也伴随着新问题,因此,需要认真的研究,科学的把握。


◎在当下的技术条件下,虽然化学能源制氢技术是成熟的,但是路径并不可取。二氧化碳不能大量排放,二氧化碳捕捉、利用、封存要坚定产业化。


◎希望业界在治理燃料电池攻关的同时也要关注氢气的来源,寻求环保经济可靠的氢气的制备途径。氢气的制备,要与储存、运输、加注、运用协同,产业链要协调发展,落实了氢源,才能使整个产业链成为有源之水,有本之木。反过来,氢源不落实,那就是无源之水,无本之木。


◎用氢的安全、保障,不能不是社会关注的热点第一。采用安全可靠的技术装备,可以提供制氢、储运、加注和用氢全产业链的安全保障,这一点不能质疑。


科技决定未来的能源,氢能源的科技攻关还要加大力度。新能源车、电动车、还有燃料电池车,要梯级发展,防止顾此失彼,要靠科技开发,加快研发研制和产业化。


以下为李毅中发言整理:


获得氢源的几种途径


氢能产业链包含制备、储运、加注、应用四个环节。后三个环节在我国都取得了进展,工艺和设备自主可控,尽管还有很多关键技术尚待突破,但是取得了很大进步,燃料电池已经开始产业化应用了。但是对氢气的研究不够,自然界没有氢源,氢气是二次能源、二次制备。制氢是一个老话题,也是一个新话题,氢气经过燃料电池转化为电,开辟了新动能、产生了新需求、也伴随着新问题,因此,需要认真研究,科学把握。


一般的说,制备氢气有几种途径。


化石能源制氢


化石能源包括煤、天然气、石油,一般不是以氢气为最终产品,而是把它作为原料生产化工产品,或者用于深加工提高产品质量和收入。


煤炭制氢。主要是用生产水煤气的方式来产氢,同时又伴生了一氧化碳、二氧化碳。如果把氢作为目的产品,不可逾越的问题是二氧化碳怎么办。生产1公斤氢,要伴生5.5——11公斤二氧化碳。二氧化碳是第一厉害的温室气体,大量排放会导致气侯变暖,是全人类的灾难,因此绝不允许大量排放。现在,二氧化碳的普及应用尚在实验中,在当下的技术条件下,虽然化学能源制氢技术是成熟的,但是路径并不可取。


甲醇制氢。甲醇制氢同样会伴生7倍的二氧化碳,而且甲醇是用煤制得的,不能本末倒置。


近日,世界能源理事会把这种伴有大量二氧化碳排放的氢称为“灰氢”;把二氧化碳通过捕集、埋存、利用,从而避免了大量排放的氢,称为“蓝氢”。显然,灰氢是不可取的,灰变蓝才可以用。二氧化碳不能大量排放,要尽快攻关,二氧化碳的捕捉、利用、封存,要坚决实现产业化。


工业副产氢


第一种工业副产氢是石化副产氢。氢气是石油化工宝贵的资源,通过加氢处理,可以提高石化产品的质量和收益。据我知道,石油化工行业对副产氢基本做到了能收尽收、能用尽用,即使有少量还不能回收的氢也混入燃料气,作为燃料使用。从化工尾气中回收的氢气,是不是有较多的余量外用需要研究、协调、平衡。


第二种工业副产氢是焦炉气副产氢。焦炉气是把煤里面含有的氢释放出来,不是水煤气产生的。焦炉气含氢约60%,其余产生的是甲烷。甲烷是第二种最厉害的温室气体,也不能放空。煤焦化的主产品是焦炭,主要用于炼铁,大概炼1吨铁要用0.34吨焦炭。去年全国的粗钢产量是9.3亿吨、焦炭产量4.4亿吨,这4.4亿吨焦炭主要是给钢铁行业用的。如果把焦炉气作为主产品,盲目扩大能力,就会造成焦炭的产量严重过剩。炼焦本身就是高污染,因此要防止焦炭产能过剩。


电解水制氢


洁净“绿氢”是方向。电解水制氢需要研究的问题一是耗电过高,要大量减少电解水的耗电,提高制氢的效率。二是要用清洁电源,要用风电、水电、用清洁能源去电解水,如果用火电去电解水就没有意义了。要建分布式电网,火电不能混入。三是利用弃水、弃风、弃光三种电量是可能的。减少“三弃”可以摊薄企业总发电成本,这需要政策。是不是能把“三弃”的电很便宜的给予电解水用?电解水企业也要核算。


综上所述,希望业界在治理燃料电池攻关的同时,也要关注氢气的来源,寻求环保、经济、可靠的氢气制备途径。至于其他方式制氢,比如核能制氢、太阳能制氢、生物制氢,都还在实验室研究之中,真正成功实现产业化,恐怕还有很长的时间。


氢气的制备要与储存、运输、加注、运用协同,产业链要协调发展,落实了氢源,才能使整个产业链成为有源之水、有本之木。反过来,氢源不落实,那就是无源之水,无本之木。


制氢的选择要保证安全性 能效性


制氢路径在工艺成熟可靠的基础上,要科学把握它的特殊要求。环保评价前面已经说了:灰氢不可取,蓝氢可以用,废氢可回收,绿氢是方向。对于经济评价、安全评价、能效评价,也应该高度关注。


经济评价包括购车、能耗、维修养护等多方面,我今天就谈谈制氢的能耗评价。对于已有的各种制氢工艺技术的成本,有不同的数据,我看到很多种不同的制氢路线的成本,总的看是估低了。煤制氢每公斤是10元钱,天然气、石脑油、重油、甲醇制氢每公斤是17元,副产氢回收每公斤21元,电解水制氢每公斤30元。


在成本价的基础上,要注意几点:一是要计算氢气的完全生产成本,应该包括折旧、税金、人工费,以及各项费率。比如财务费用、销售费用、管理费用,还有制氢厂的合理利润,从而形成经济的出厂价。二是要计算氢气的储存、运输和加注成本,加氢站和制氢厂之间是有距离的,运输、储存、加注也需要成本、也需要税费、也要有一定的利润,从而形成燃料电池车用氢的零售价。用这个完整的市场价与汽油的市场零售价,与相应电价加充电站的成本费用相比才公平合理。


我看到过一些论文,用氢的成本价和汽油的零售价去比较,这个不公平也不合理,现在汽油的零售价中40%是税,直接用氢的成本价和汽油的含税零售价比是不合理的。因此要提出相应的政策支持和要求,国家应该减税、免税、应该给补贴,这是合理的,也是合情的,实际上也应该这样做。


我们相信,随着制氢工艺设备的改进和完善,氢气会有较大的降价空间,已显示出其有竞争力的经济性。还有使用小型电解水制氢装置与加氢、加注的设备合一,加氢站自己有个小电解水制氢装置,就可以减少储存运输成本,氢的价格就可以低一点。


用氢的安全保障是社会关注的第一热点。采用安全可靠的技术装备,可以提供制氢、储运、加注和用氢全产业链的安全保障,对这一点不能质疑。我们现在的技术和装备是可靠的,能保证氢产业链各个环节的安全,今后会更安全。但这并不意味着可以改变氢气的自燃属性,氢气易挥发,其爆炸期限很宽,4%——75.6%,仅次于乙炔。我们可以用技术装备保障它的安全,但是不能替代使用安全。我们不能改变氢的自燃属性,在氢气的全产业链中,都要把安全放在首位。

    

至于用氢的效能,一是要考虑制氢的效率。将所产氢气的单位热值作为分子,将制氢过程中的单位能耗作为分母,这两个的比值现在大概是60%,太低了,要提高制氢的效率。二是期望提升氢气用在乘用车上的能效。乘用车百公里耗氢1kg,电解水制氢1kg耗电56KWh,而电动乘用车百公里耗电15 KWh-20KWh,一对比就明显看出现在的燃料电池水平还很不够。燃料电池乘用车的性能要进一步提升,使百公里耗氢有较大的下降,同时大力减少电解水的耗电,这样才能显示较好的能效性。


积极发展节能与新能源汽车是必然的趋势


2012年,科技部和工信部组织业界讨论,确定了新能源汽车的技术路线,制定了节能与新能源汽车产业发展规划。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车。电动车的产量、保有量,中国都占全球一半。电池、电机、电控都接近或者达到国际水平,充电桩建设也相应加快了,电动汽车产业已经由培育期进入了成长期,但是还有很多问题没解决,要加快技术创新,要坚持不懈努力,推动燃油车的替代。


燃料电池车的研发、研制也取得了进展,它适用于客车、货车,有特定的应用场景,更显它的优势。比如它的工艺制造、续航能力、充气时间短、低温起动性好等,可以成为新能源汽车大家族中的重要成员,有良好的发展前景,但是需要全盘考虑、缜密规划、攻坚克难、有序发展。


科技决定未来的能源,氢能源的科技攻关还要加大力度。新能源汽车、电动汽车,还有燃料电池汽车要梯级发展,防止顾此失彼,要靠科技开发,加快研发研制和产业化。