在“雙碳”目標背景下，氫能產業應該怎么發展？燃料電池汽車示范應用城市群建設將為地區發展氫能產業帶來怎樣的啟示？在中長期規劃明確將氫能作為未來能源體系中的重要組成部分之下，氫能應如何實現自身更大的作用？

 

 

近日，筆者專訪了加拿大工程院院士、鴻基創能副董事長兼首席技術官、廣州大學教授葉思宇。葉思宇表示，氫能很好地起到了串聯從能源制取到能源使用兩端的作用，在“雙碳”目標下的重要性不言而喻。而燃料電池汽車示范應用城市群的建設，讓區域間的良性競爭和合作能夠得以實現，城市群內的城市也能形成互補合作。

 

葉思宇認為，中國氫能產業鏈建設要以區域間合作形成產業優勢，而不是僅僅局限于地方的優勢。各地區要立足于自身優勢稟賦進行發展，避免形成大而不強、全而不良的局面。

 

 

葉思宇：“雙碳”目標的實現，很大程度上需要以能源結構轉型來驅動。從發電端來看，需要充分利用風能、太陽能等可再生能源進行發電；從終端應用來看，需要進一步提升能源效率，同時對煉鋼、化工、農業等使用傳統能源的產業進行清潔燃料替代。

 

從發電端到用電端的能源結構中可以注意到，目前盡管風能和太陽能在中國乃至全世界的應用越來越普及，但可產生的電力和實際上網的電力之間還存在較大差距，其主要原因在于可再生能源的波動性和間歇性，使其無法高質量地完成并網發電，要解決這些問題，就需要用到儲能。

 

目前比較廣為人知的儲能方式是電池儲能，但是電池儲能在應對跨季節、長時間的儲能需求上存在一定的局限性，而氫能在其中起到了非常重要的作用，即通過電解水制氫將可再生能源轉化為氫氣，應用于燃料電池汽車交通領域，或是應用在煉鋼、化工、制氨等行業。電解水制氫在應對可再生能源波動性和間歇性上有其獨到之處，甚至很多我們認為的“棄風”“棄光”也能通過這一途徑實現充分的轉化利用。

 

所以，從能源結構的轉型和調整來說，只有加上氫能或者說更廣泛的儲能，可再生能源的充分利用才能得以實現，氫能很好地起到了串聯從能源制取到能源使用兩端的作用，在“雙碳”目標下的重要性不言而喻。有部分人容易將氫能等同于燃料電池，將燃料電池等同于燃料電池汽車，然后去與電動汽車作比較，這樣的理解存在偏頗，也降低了整個氫能產業的重要性。

 

 

葉思宇：在剛才的問題上，我將氫燃料電池與以鋰電為代表的二次電池作了簡單的比較，但從技術和應用等方面來看，氫燃料電池產業與鋰電產業還存在一些差距。特別是中國近幾年在鋰電池技術上突飛猛進，產業化大幅度提升，鋰電產業實際上已經到了大規模商業化的階段，而燃料電池產業仍處于商業化的初期。從某種意義上來說，這與我們在燃料電池技術上還存在一些瓶頸問題有關，使其難以在現階段進行大規模的商業化。

 

從整個氫能產業鏈來講，不管是制氫端或是氫氣的儲運，再到燃料電池環節，都還存在一些比較關鍵的技術問題。其中最為核心的問題就是關鍵材料的研發和產業化，目前這一環節還處于技術轉移到小試或是中試階段，大規模的應用非常少，甚至這些應用還沒有完成整個產業鏈的工程化驗證。我認為，要解決技術上的瓶頸問題，需要在關鍵技術的創新研發、產業化和工程化驗證這三個方面同時發力。

 

事實上，近年來，國內在電解水制氫、儲氫以及燃料電池領域的一些關鍵技術的研發上已經取得了長足進步，但這些產品應如何變成工業品、商品還面臨挑戰。在這一方面就需要產業鏈上下游相互配合，盡快完成工程化驗證，并把工程化驗證中的數據及時提交給大學和研究所，進行新一代的燃料電池科學技術研發，也應盡快地對接到企業的研發部門。只有這一過程的閉環得以實現，氫能產業的問題才能得到解決。

 

 

去年，全國五個城市群獲批建設燃料電池汽車示范應用城市群，這能為各地發展氫能產業帶來怎樣的影響？城市以及城市群之間應該如何互補發展，形成中國氫能產業區域間的發展合力？

 

葉思宇：在燃料電池產業仍處于商業化應用初期階段的背景下，要避免區域間形成惡性競爭的局面。在中國現有的良好體制下，可以通過中央及各級政府的相互配合，把一些氫能產業發展基礎較好、技術研發能力較強、配套設施較健全的地區先行發展起來。

 

目前獲批的五個城市群具有這樣的優勢，從產業發展上來說，五個城市群在實現自身氫能產業的快速發展時也能連接成“氫能走廊”，這樣對未來氫能產業的發展具有很大幫助。因為如果不能鼓勵技術力量較強的地區率先發展起來，使得惡性競爭所造成的浪費得以抑制，可能氫能和燃料電池產業的發展步伐會更慢。

 

燃料電池汽車示范應用城市群的建設讓區域間的良性競爭和合作能夠得以實現，同時城市群內的城市也能形成互補合作。以廣東城市群為例，除了省內城市外，廣東城市群還有安徽六安、福建福州、內蒙古包頭等城市的參與，能夠提供氫源或是更多的應用場景，也能保證城市群建設為整個氫能產業的發展帶來很好的啟示作用。我們也希望借助城市群建設，燃料電池關鍵材料的自主化和產業化得以實現，在燃料電池示范應用城市群完成階段性目標時，中國的燃料電池關鍵技術問題能夠基本得到解決，在2025-2030年之間實現產業的大規模商業化。

 

在城市間如何互補發展、區域間如何形成發展合力的問題上，我認為系統的氫能全產業鏈建設非常重要，但全產業鏈的系統發展并不等同于每個城市，甚至是每個城市群都需要建立起一個完整的產業鏈。各地區應該綜合考慮自身的優勢在哪一領域，互相之間形成配合，從而實現互補發展。

 

氫能產業鏈要以區域間合作形成中國氫能產業的優勢，而不是僅僅局限于地方的優勢。當然，部分地區如長三角、珠三角本身產業鏈已經比較完整，但總體上各地區要立足于自身優勢進行發展，避免形成大而不強、全而不良的局面。

 

廣東建設燃料電池汽車示范應用城市群的優勢稟賦體現在哪些方面？目前，廣東氫能產業鏈的建設情況如何？

 

葉思宇：廣東燃料電池產業，特別是燃料電池汽車產業的早期研發和初步產業化建立的時間很早，在全國具有一定的領先地位，并且目前已經率先形成了量的示范。同時，要形成一條新的產業鏈，需要有與其相適應的配套體系，就像任何一個汽車城的發展都會帶動整個城市其他配套企業的發展，燃料電池產業也是同樣的道理。

 

廣東作為中國的經濟強省，各個產業的配套能力毋庸置疑，這一優勢非常明顯。再加上廣東近幾年對于氫能產業的科研投入很大，廣東的高校、科研院所以及企業的研發能力較強，這幾個方面的優勢造就了廣東發展氫能產業的巨大潛力。目前，廣東示范城市群建設正在省政府的指導下穩步推進，各個企業、高校和研究所也密切配合，我認為實現示范城市群階段性目標的可能性是很大的，甚至可能會超過既定目標。

 

在氫能產業鏈建設上，廣東雖然產業十分發達，但并非資源大省，在氫源問題上還存在薄弱環節。作為沿海省份，廣東具有豐富的海洋資源，未來可以通過海水電解水制氫的方式制備綠氫，但目前這一技術仍處于研發和產業化初期，經濟可行性還有待考量。

 

現階段，廣東仍需依靠工業副產氫來保障氫源供應，而東莞、陽江、茂名等工業副產氫資源較多的地區到廣州、佛山、深圳等用氫場景較多的地區存在一定距離，并且當地的部分工業副產氫需要用于化工領域，未來如何在這一過程中做好配合，使得氫氣的制取和運輸不再成為廣東氫能產業發展最大的瓶頸，是目前亟待突破的環節。

 

非常幸運的是中石化等企業，正在通過增加氫氣產能和加氫站建設等舉措，積極幫助廣東破解氫源難題。在“雙碳”目標背景下，綠氫才是終極目標，但經濟性和環保性必須雙管齊下，將化石能源制氫作為過渡是有必要性的。對于目前的薄弱環節，中石化等生產工業副產氫企業的大力支持非常重要。

 

目前，氫能產業的應用主要在交通端，而今年發布的氫能產業中長期規劃中明確了未來氫能將作為我國能源體系中的重要組成部分。未來應如何拓展氫能的應用領域，實現氫能在能源體系中更大的作用？

 

葉思宇：整個氫能產業鏈包括從制取、儲運、加注到燃料電池，再到終端應用的各個環節。而燃料電池是氫能產業非常好的應用場景，也起到了很好的示范效應，普通群眾也可以在燃料電池汽車的應用場景中，感受到它的環保性、舒適性以及便利性等各方面優勢。將燃料電池汽車這一交通端應用作為示范窗口，其重要性是不言而喻的。但燃料電池并不等同于氫能產業，氫能產業除了在交通領域外，在工業、農業、發電等領域都有其獨到的用處。

 

要實現氫能在能源體系中更大的作用，首先氫能需要通過電解水制氫等途徑與可再生能源形成配合，這可能是氫能在能源領域最重要的作用。同時，在應用端，目前歐洲很多國家已經在嘗試利用氫氣煉鋼，能夠極大降低鋼鐵行業的碳排放量。農業領域可以利用綠氫制綠氨，化工領域可以利用綠氫制甲醇，建筑領域可以通過燃料電池實現熱電聯供，這些應用場景都能實現氫能在能源體系中更大的作用。

 

當然，這一切都取決于氫能整個產業鏈的健康發展，包括解決如何進一步降低氫氣制備和運輸成本的問題。除了實現規模化外，這很大程度上依賴于技術的進步，例如提升膜電極效率和壽命降低全生命周期成本、利用新型的氫氣儲運技術提高經濟性等，這樣終端應用的成本能夠極大降低，氫能在能源體系中的作用才能被充分釋放。

 

 

以產學研為例，中國過去長期認為基礎科學研究是最重要的研究，負責解決0到1的問題，而應用研究解決的是1到N的問題。其實，真正的產業研發并不一定遵循這一規律，以產業化為導向的應用研究也可能反過來凝練成新的科學問題，從而指導科學技術的發展。世界上不乏科學研究的課題是在產業發展過程中實現或提煉出來的，有些甚至已經找到了解決方案，但是科學研究還未能研究透徹。所以，不要拘泥于從高校、研究所的研究結果到產業研發，再到工程化，最后實現應用這一“串聯模式”。很多時候這一過程是串聯和并聯疊加在一起的，而且應用端所積累的經驗很多就是高校和企業研發的新課題，不僅會為高校和企業的研發提供新的思路，也能為其提出新的研究方法和手段提供建議和指導方向。

 

在“用”的方面，近幾年隨著人工智能和大數據等技術手段的結合，所產生的結果實際上能夠將過去利用一個實驗室產生的一組或者幾組數據所得到的分析結果通過系統的方式進行分解，對于新的研發能夠產生非常好的指導作用。

 

“政”的重要性也不言而喻。任何一個新興產業的商業化初期，都需要一個重要的推動力。這一方面，單靠某家企業或是幾家企業是非常難做到的，如果政府能夠通過政策、法規，以及政策引導下的產學研用的集成能力，或是通過對產業協會的引導和指導發揮作用，能夠加速新興產業的商業化進程，同時也能夠進一步推動整個產業的健康發展。