特邀嘉宾：江苏国富氢能技术装备股份有限公司研发与战略总监，国家电投集团氢能首席专家，新研氢能合伙创始人/技术总

摘要

1、纯氢、掺氢管道运氢并无技术和材料瓶颈

管道运输在规模化的氢能发展是大势所趋，我国以中石油管道公司和国电电投为首的公司都在进行布局。纯氢管道在材料和技术方面都不是问题，关键还是商业化和经济平衡点的问题。目前百公里的氢气管道投资是要上亿，而跨城际和跨省的管道需要上百乃至上千公里修建，所以管道的经济平衡点大概要到每年万吨以上，每天则要有60吨以上的运输能力才能实现。至于天然气管道掺氢， 的问题还是燃气具，现在掺氢比例如果是在15%以内的话，目前的燃气具马上直接就可以用，但是如果要和欧洲一样达到30%左右则阀门的燃气具需要进行整改。同时，也可以考虑用氢气合成氨，然后通过氨来运输。

、未来5年燃料电池降本空间相当大

根据规划05年5万辆汽车保有量的规划，可见每年氢燃料电池汽车的市场容量并不大，这也使得批量化生产降本较难达到它本该达到的效果，依靠技术进步和工艺改善，以及核心材料的国产化来实现效率的提升和成本的降低更为靠谱，我国有望实现每年成本降幅达到15%。

现在国外的燃料电池汽车的成本已经降下来不少了，而国内的有些企业由于大多采用进口设备和材料如氟 树脂、质子交换膜中使用的多孔的PTFE增强骨架，制作70兆帕氢瓶所需要的高强度碳纤维等，阻止了我们国内的一些企业的发展，而基本上实现材料%国产化的国家电投的电堆产品成本已经能与锂电池媲美，接下来的在规模化以后还有望把成本降低一半。

3、风光制氢储能一体化解决弃风光问题

风能和光伏发电较为不稳定，而且多在内蒙、新疆、青海等较为偏僻的地方，所以拉电网较为困难，很多光伏和风力发的电无法及时上网，导致弃光弃风的现象较多，所以为了解决拉电网不方便，以及提高电网效率的问题，需要把一部分的电通过储能的方式把它用起来，但是由于电站的规模太大了，一般的储能方式肯定是达不到我们的要求，所以就考虑到风光制氢储能一体化这样的形式。

虽然在这个过程中，电力到氢气然后又回到电力的模式会造成一定的效率损失，但是却能将此前无法上网完全浪费的这部分垃圾电重新利用起来，是从0到1，所以即使过程中会有些许效率损失，但是从整体来看还是具备经济效应和提高电力利用效率的。

4、燃料电池汽车和锂电池电动车互有优劣

电动车目前大的优点是充电桩已经比较普及了，因此使用的费用是比较低的，而 的瓶颈则是抗低温的能力不强，在冬天使用的时候续航里程可能大幅缩水，如果要想让电动车与燃料电池汽车跑同样的里程，不管是重卡还是轿车，电池汽车要装的电池的重量都要远远的大于燃料电池系统以及储氢系统的重量。

燃料电池现在 的问题就是氢气基础设施不健全，由于没有批量化生产所以成本也比较高，但是掩盖不了它未来的发展的趋势，因为它能够满足长距离运行，且环境适应性比较强，以及在节能环保方面等有突出优点。

另外，电动车的资源的卡脖子的问题愈加明显，我国燃油车的动力来源油气资源，其中70%是来自进口，而电动车里面的金属如锂镍钴的进口比例比油还高。相较而言，氢燃料电池汽车虽然部分原材料如铂金仍然是国际控制，但除了铂金以外，其他所有的材料国内都能解决的，而且铂金的用量是以克来计算的，不像锂是以公斤来计算的，所以这两个有很大的差别。

5、氢能产业发展长期规划全面解析

规划提出的几项0年的定量指标，首先是明确目标一定能够完成，不像此前纯电动的规划前期定量太高，后期没有达标。而氢燃料电池5万辆的目标是指能够上公路的上牌汽车，不包括不上牌的叉车、牵引车和工程机械车等，而我国氢燃料电池汽车初期是以商用车为主，所以事实上中国的氢能产业实际上的汽车推广数量会远超过这个数值。

其次，规划提出的实现再生能源执行10~0万吨，主要就是电解水制氢，因为水变成氢，除了能量的变化，没有任何的物质的变化，所以它是非常清洁的方式，而这将要结合大电网和储能来进行运用。但目前的情况来讲，电解水制氢并不会成为主流，至少需要通过10多年的时间把整个链条打通，把成本降下来，所以这个目标定得也不高。

，规划提到了国内仍有部分技术和材料依赖海外，在可靠性和一致性方面做的还不够，需要进一步的突破，例如氟 树脂、质子交换膜中使用的多孔的PTFE增强骨架，还有制作70兆帕氢瓶所需要的高强度碳纤维等，但是总体来看国产化的速度还是非常快的，比较有代表性的金属极板，膜电极、空压机和氢气循环泵等都在逐步实现国产化。

正文

见智研究：

今年规划中定出了三个定量指标，包括05年5万辆的氢能源电池汽车的目标，之前的五大城市群氢燃料电池推广就有3-4万辆，您觉得这个目标是不是略微有点保守？

魏蔚：

我觉得国家提出5万辆的目标，首先要确保目标能够完成，因为在之前纯电动规划了00万辆，事实上到了截止日的时候大概只完成万辆左右， 没有达标。那么燃料电池汽车的推广跟当年纯电动还有一个很大的不同点，我们国家氢能产业所鼓励的是以商用车为主，那么商用车的推广数量难度要比乘用车要大得多，这是因为商用车4小时运营，再加上功率都比较偏大，续驶里程，商业化服务的要求等等，都会比乘用车的行驶功能和对燃料基础设施的功能要求会更高一些。所以说国家也是本着宁可少一点，不要太浮夸的这样一种初心。然后就是只规划了5万辆在05年这么一个目标，同时其实5万辆主要还是指能够上公路的汽车，也就是像公交、大巴、运输车、物流车、城市用车和重卡等等。事实上氢能的应用是远远超过上路上牌的这些车辆，那么包括像现在国际上的统计数据，或者是中汽协的一些统计数据，更多的它是以上牌数量来统计的，但是事实上那些并不上牌的这些场内的叉车，码头的这些牵引车，场内的这些工程机械等等，甚至包括像其他在船舶或者说是在一些其他的一些车辆上的应用是不在统计之列的。所以事实上中国的氢能产业实际上的推广数量会远超过这个数值。

见智研究：明白了，感谢魏博的讲解，也就是说5万辆首先是咱们国家的一个务实的考虑，但是未来真到05年，具体的真正实现的数量却有可能远远超过，那么我也发现和此前锂电的政策推广不一样，氢能产业它是以示范城市群的形式开展的，补贴也是以城市来单算。那么我国要如何避免那种各城市群这种形成各自为战，区域性发展的问题呢？

魏蔚：

因为氢能产业链其实会比纯电动汽车的产业链要更长，尤其是对基础设施的依赖性是非常高的。它对氢燃料的依赖就像当年天然气对天然气基础设施的依赖是一样的，作为一个气体燃料，它的生产、制取和储运会有比较高的要求。所以说包括我们在五部委制定示范城市群政策的时候，除了有对车辆推广的考核指标之外，也对这些基础设施储运的经济性，包括氢的来源都提了非常详细的要求。我觉得这一轮制定政策者已经是充分考察了这个氢能和燃料电池产业链的特点，有针对性的做了一些限制。

所以说首先一个单独的城市很难像原来纯电动一样，仅靠一个充电桩，靠一个电网就能够完成它的基础设施，它其实是需要多个城市联合起来验证燃料电池汽车的这种跨城际长续时里程的功能，它有别于纯电动汽车的一些先进性等等，所以我觉得因为这个产品和推广的基础要求，尤其是基础设施和储运的要求，它已经能从政策的导向上避免了城市群各自为战和区域性发展的问题。大家都会针对自己的资源禀赋特点，来有针对性的发展自己擅长的东西，而不是一拥而上去发展自己没有或者说是自己即使努力也很难达到的东西。

见智研究：

大家也知道我国存氢方式是以气态为主的，但是我也发现就海外不管是液氢产能还是液态纯氢都已经逐步开始搞商业化了。那么国内在液氢这一块的到了一个什么程度，瓶颈在哪里？

魏蔚：

我个人看来，市场发展到一定程度，它所需要的技术路径和基础设施是不一样的。之前中国之所以没有液氢，是因为针对氢能和燃料电池汽车的这种需求还没有被拉动起来，而且在一些局部和短距离范围内，用高压氢气就可以满足这些点对点的要求了。但是随着氢能产业的逐渐推广，当它具备一定的规模之后，才能够显示出液氢也就是低温这种技术路径的优越性和经济性。所以说这一方面随着中国发展氢能的市场的拓展，液氢会越来越成为一种刚需。那么另外就是从我们国家自身的产业基础和技术基础来讲，我们在液氢方面的应用，其实跟美国的NASA还是有比较大的差距的。毕竟他从上个世纪60年代跟俄罗斯就一起在开展大规模的航天载人这些大规模的液氢工程，而且已经很早就把液氢应用在了它的石油炼化、电子工业等等这些工业领域，而我们国家一直本身我们的航天事业就比美国的NASA是有一定的滞后的。同时我们在工业领域里液氢的应用一直就没有放开来，这也跟我们前面30年我们国家改革开放这种不计成本，不考虑质量的一拥而上的发展，只要求GDP考核的这种导向是有关系的，导致行业也好，企业也好，就是追求的是比较快的做大，而并没有真正做强。那么随着这几年我们通过这种 ，还有百年建党的一些反思等等，我们总结出来到了这个阶段，我们是需要高质量发展了，所以从工信发改制定的一些政策导向也好，从氢能产业发展的规模需求也好，未来几年应该是液氢技术市场化和规模化推广的一个非常好的机会。

见智研究：

感谢魏博的讲解，除了液氢，目前也是有很多新型应用领域，像氢燃料电池、电池、船舶等等，它们对氢气的纯度要求相比起工业会更高一点。如今的一些工业副产氢，制氢的杂质会偏多一点，那么我国的提纯技术是怎样的情况呢？

魏蔚：我认为工业副产氢对中国氢能产业，是相对比较短期的行为。因为碳达峰碳中和的目标一旦提出并实施，这些有工业副产氢的化工类企业碳排放的压力是很高的。未来他们甚至还要花一定代价去购买绿氢，来填补自己的碳排放。另外氢气的密度比较小，它的储运成本相对较高，这些化工企业肯定会先充分利用自有的副产氢，完成减碳节能的目标，而不是把它作为一种产品卖出去。所以，从长远来看，05年范围内的5年左右，副产氢会有比较好的市场，甚至有些企业的副产氢比较多，比如 脱氢的企业，它还有余力把副产氢供出去，但是有些其他企业就不见得有了。这个时候还是需要大规模的可再生能源制绿氢，来探索绿氢大规模外送方式，以实现东部地区和能源需求聚集区的节能减排和绿氢的推广应用。

见智研究：

也就是说提纯的技术，在短时间内还是有一定的作用。但是从长远来看，可能就是绿氢的天下了。

魏蔚：

是的。电解水制绿氢的纯度非常高，而且提纯也是比较简单的，顶多有副产氧气或者水蒸气，而这些杂质的存在对燃料电池并没有太大的影响。另外随着液氢技术的推广，液氢的纯度是相当高的，汽化后可以得到超纯氢，可以直接作为电子机器械使用。等到低温 进行提纯的技术推广应用了之后，PIC还是应用于传统的化工领域会更多一些。

见智研究：如魏博所说，随着氢能产业的大力发展，在量级起来后，又要如何保障制氢，还有储运过程中的安全性呢？因为氢气在短时间内还是以气态为主，是否要考虑这方面的因素？

魏蔚：

以0多年国家推广天然气的经验来看，作为一个气体燃料，氢的分子比较小，它会比天然气更容易泄露。同时因为它的密度比较小，所以它更容易在敞开空间扩散。根据以往的经验，低温在某种程度上是比常温和高压更加安全的，因为它的膨胀能是比高压要小的。所以，只要了解了氢气的特点，并且有针对性地制定安全措施，我们是可以驾驭氢能，而且能够安全的使用它。其实即便是风险 的高压，通过碳纤维材料，通过3型瓶、4型瓶、5型瓶等等的高压先进技术，在全球范围内已经对氢气的安全性有了非常大的保障。那么在乘用车这样车辆安全级别要求 的车型当中，也已经有了成熟的应用。所以我个人认为，在大规模储运方面，对于氢气危险源的风险评估，还是需要积累更多的经验和数据，从而使得管理者对氢气能源的安全性更有信心。我也相信基于之前管理天然气的经验，我们是有产业基础，也有能力来保障氢的安全性。

见智研究：我们提到了氢燃料电池肯定是将氢气作为燃料，但是您认为除了把氢气直接当做燃料使用之外，把氢气制作成 或者氨来作为载体进行储运，会不会是一个行之有效的方案呢？魏蔚：因为国家要实现碳达峰碳中和，不仅仅是在能源这一个领域。其实中国的碳排放有一半左右是集中在工业领域，尤其像在化工行业，他们之前普遍要通过煤制氢或者天然气重整制氢，然后用氢作为合成 、合成氨的原料，或者在一些石油炼化中以氢作为还原剂。

像 和氨本身在化工领域里就是非常重要的化工和工业原料，绿色 和绿色合成氨拥有着非常广阔的化工领域用途，从而实现我们国家在工业领域的减排。所以把氢气制成 或者氨来进行储运，是终端用户的刚需。而在原产地制成 或者制成氨，第一，电解水制绿氢的地方电都比较便宜，要发展这些工业更经济，运营成本更低。

第二， 或者氨的运输成本肯定是比氢的运输成本更低。所以如果终端用户需要的就是 或者氨，那么在原产地就把它做成 或者是氨来储运，是一个既节能又安全便捷的技术途径。但是如果终端用户需要的是氢，在当下基础设施不完善的情况下，以 或者氨作为一个过渡是可以的。

而随着未来基础设施的发展，当管道氢气和 氢气的储运成熟，就不需要在产地变成 和氨，到了实用地再进行重整的措施了。因为一旦增加了在实用地进行重整和分解提纯的工序，就会增加能耗，尤其是这些实用地的能源是相对比较贵的，所以不能单单用消耗能源的千瓦数来比较，而是要从电价的成本上来比较两端的经济性。所以我认为，终端用户需要什么，未来的趋势就是储运什么。

见智研究：

目前运输还是以长管拖车为主流，那么管道运输的进展是怎么样？魏蔚：应该说管道运输在规模化的氢能发展是大势所趋。而且我们国家以中石油管道公司和国电电投都在进行布局，国内已经在多年前有过氢气管道，纯氢管道，天然气掺氢，从材料上技术上不是问题，我们国家有丰富的技术经验和工程建设经验，最关键还是商业化问题，是经济平衡点问题。因为百公里的氢气管道投资是要上亿的，如果要建个几百公里的管道，基本上就要有跨城际的管道，肯定是要几百公里这种，如果是跨省的话可能会要上千公里。管道的经济平衡点，大概要到每年万吨以上，就是每天要有60吨以上的运输能力。当市场需求达到，这个事就迎刃而解了，利润企业就会做。像这种大额的基础设施投资，央企会提前布局，只要能在项目生命周期内盈利，我相信国有企业会布局的。

见智研究：

国内主流的一个氢燃料电池主要功率区间情况如何？

齐志刚：

国补新政出台以后，要求 系统输出功率必须达到50千瓦，而且达到千瓦拿到的积分最多。我做了一个统计，00年10-1个月的三个月所有燃料电池汽车平均系统输出功率80千瓦，1年全年平均系统输出功率是91千瓦，今年的前三个月系统平均输出功率是95千瓦。所以功率在这么短短的几年时间内是大幅提高的。但是燃料电池的功率输出是有瓶颈的，想把燃料电池功率做大有两种方式，一个是在电堆里增加单电池片数，另一个是增加每一个单电池的活性面积，对于石墨板，增加面积相对是比较容易的，尤其是通过加工制作的基板，而且改板的时间也比较短。但是如果增加片数，对于石墨板编队难度是比较大的，因为石墨板比较厚，如果电堆里单电池太多，电堆就特别高，那么流体流动的时候力量就特别大。相反对于金属板，增加片数容易一些，因为金属板比较薄。如果同样高度的电堆，使用金属板电堆里可以多装大 0%的单机板，但增加的面积难度大，因为金属面积越大加工难度越大，总体来看，金属板更容易做到更大的功率和更高的功率密度。

见智研究：

目前电解水的主流技术有哪些，您最看好哪个？

齐志刚：

对于电解水制氢主要有三种方式，一个是碱性电解水，一个是质子交换膜电解水，还有一个是固体氧化物电解水。现在全球比较成熟的就是碱性电解水，我认为在可以预见的若干年内，它仍然还是主流。对于质子交换膜电解，还有高温固体氧化物电解，目前技术不是非常成熟，还需要若干年的探索，中国在过去的40年里已经生产了大概0余套碱性电解槽，而质子交换膜电解水，中国大概只有几个零星的示范项目在进行。从产量上来看，氧化物电解水所产生氢气，占全球氢气生产量5%左右，中国只占1%，01年全球电解槽的装机量只有40兆瓦。不过有分析认为从0~07年电解槽平均的装机容量，每一年可能会达到0g瓦，到07年电解槽的总装机量会达到10g瓦，占氢气总需求的7%。在年和年，将分别达到氢气总量的45%~70%。换句话说，在和年之间，通过电解水的氢就会占全球所有生产氢的一半。

见智研究：

从降本来看，燃料电池成本下降主要围绕哪些方面？

齐志刚：降本通过两个途径，一个是技术进步，另外一个是批量化生产。在目前阶段我认为最有效的方式是提高燃料电池的产量。根据05年5万辆汽车保有量的规划，每年市场容量并不大，而且生产商又比较分散。所以我个人认为批量化生产降本达不到它本该达到的效果。另一点就是依靠技术进步，比方说电机每平方厘米能发电的功率增加，涉及到催化剂、质子交换膜、碳脂和极板的进一步改进。再有一点就是工艺的完善，提高生产效率和降低废品率。 一点是核心材料，比方说制作质子交换膜的树脂国产化。所以从整个燃料电池系统来讲，我个人认为最近几年平均每年下降15%应该没有问题。

见智研究：

除此之外的话，我看到像日本等海外国家对于氢能产业的发展是不留余力的，国内这些电堆企业和海外比较前沿的品牌在产品性能方面是否有差距？差距体现在哪里？

齐志刚：

中国这几年的进步还是非常快的，尤其是在金属板电堆方面，比方说单堆的功率密度，国内已经有的企业报道是做到了超过00千瓦，而我们所熟知的像丰田这么多年过来后它目前的单堆的功率也就是在10千瓦左右。所以从单堆的功率来讲，中国在这方面已经走到了前列。

同时中国在极板尤其是金属极板流程设计方面我认为并不逊色于国外的一些先进企业，但的确是跟国外的先进企业会有差别，这个差别我个人认为主要体现在工艺，还有测试验证的时间不够长，以及我们所做出来的产品的可靠性方面可能会有差距，我觉得这应该是我们国内企业在未来的若干年需要

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