9月14日，在中國（西部）氫能大會上，中國科學院院士、清華大學教授、國際氫能與燃料電池協會理事長歐陽明高發表了題為“雙碳目標下全球能源轉型與儲能、氫能產業發展政策展望”的演講。
他提出幾個重要判斷：
1、現在，國內整個燃料電池系統的成本，已經在快速下降。到去年降到3000塊錢/KW，今年已經降到2500元/KW右。未來，還會持續下降。到2025年有望降到1000元/KW，到2030年會到500元/KW。到那時，氫燃料電池，就可以跟傳統內燃機展開競爭了。
2、到2030年，可能會催生100GW級別的電解市場，也就是1億kW的電解市場。電解裝備有可能成為繼光伏電池、鋰電池、電動汽車這三個新能源產品之后的第四大出口產品。
3、氫儲能是除了氫動力和氫原料，用于化工和鋼鐵之外的最大用途，也是未來新型電力系統主要支撐的支柱。
4、儲氫是氫能相比電池最大的優勢。1公斤氫是33度電，這些電如果用電池儲，3.3萬元。1公斤氫如果用一個10兆帕的高壓容器儲，最多就百來十塊錢。儲氫貴是車上，車下儲氫跟電池儲電比，要便宜幾個數量級。
中國科學院院士、清華大學教授、國際氫能與燃料電池協會理事長歐陽明高
燃料電池降本快，7年后只要500元/KW
第一部分，說一下燃料電池的商業化。
去年中國氫能汽車的銷量是3000多輛。今年上半年有所增長，銷售最多的地方是陜西，陜汽控股今年上半年賣了400多輛燃料電池的卡車，應該說在全國排名第一。
另外，車型也在全方位擴展。原先主要是客車，現在各種卡車都有?，F在汽車燃料電池發動機企業非常多，市場占有率也在增長。去年，億華通排在第一位，市占率超過20%。今年可能會有一些新的變化，現在因為市場還不成熟，所以年年都有新變化。
我介紹一下清華和億華通燃料電池體系的研發過程，是中國氫能產業的一個縮影：
我們從燃料電池車開始，先是做系統，最開始做燃料電池動力系統與控制。在20年前，我們的發動機都是外購的，后來我們開始研發燃料電池發動機，電堆是外購的。再然后，電堆自己研發，膜電極是外購的?，F在，我們的膜電極也是國產的，基礎材料是外購的。
中國（西部）氫能大會-展會；趕碳號攝
所以，經過20年發展，我國已經形成氫燃料電池的全產業體系。這是我們發動機的系列，從30kW到240kW，零部件國產率是100%。這個也作為清華大學的產業化成果，得到總書記的檢閱。
我們也是科技冬奧的一個牽頭團隊?？萍级瑠W是全球最大的氫能交通的一次示范。有1200多輛燃料電池汽車進行商業示范，是全球最大的。也正是在去年冬天，清華大學牽頭億華通是主要的燃料電池供應商。
現在，我們整個燃料電池系統的成本，已經在快速下降。到去年降到3000塊錢/KW，今年已經降到2500元/KW右。未來，還會持續下降。我估計，到2025年會降到1000元/KW，到2030年會到500元/KW。到那時，氫燃料電池，就可以跟傳統內燃機展開競爭了。
下一步的目標，我們除了降本之外，就是要進一步提升效率。
現在，燃料電池電堆額定效率是60%，現在也有搞氫內燃機的，現在都是電動的，大概40%多的，加上發電機一般在35%～40%之間，所以燃料電池效力要進一步提升到60%。60%，代表著我們的氫耗會大幅下降，也就是減少成本，因為耗氫是要成本的。這個當然有大量工作要做。
在氫燃料電池系統壽命的延長方面，現在的壽命還在20000小時左右。下一步，到2025年希望能做到25000小時，到2030年我們希望達到30000小時至35000小時，在技術上還需要進一步研發。
另外，應用場景也要不斷擴大?，F在主要是車，下一步氫能發電的場景也會非常大。另外，我們也會用作水下和空中特種作業用途，當然這個量不大。
現在主要應用在重卡。另外，我們認為發電將是一個很大的市場。
綠氫設備，將成“出口新三樣”外第四增長極
第二部分，關于綠氫制備電解。
電解也是一個新的行業。中國綠氫產業，現在已經真正發展起來的，就是制氫。我們這個產業目前還在全球的地位很不錯——中國是全球最大的氫氣生產和消費市場。
我們認為，未來到2030年，可能會催生100GW級別的電解市場，也就是1億kW的電解市場。這是非常大的。尤其是我們中國的電解在全球來說，具有成本優勢。將來，也有可能成為繼光伏電池、鋰電池、電動汽車這三個新能源產品之后的第四大出口產品。所以，這是很好的一個市場。
那么，我們認為這個市場很大，所以我們團隊也介入了電解制氫。
我們有三種技術：固體氧化物電解、質子交換膜電解、堿性電解，這三個技術我們都有研發，也都有公司在進行產業化開發。但是我們現在認為，目前最具潛力、最現實、成本最低、壽命最長、最有中國優勢的還是堿性電解。比如，我們現在訂貨量（大規模）100GW以上的，都是堿性電解。其他雖然在試用，但還有很多問題（成本、壽命等），我們認為這是最有優勢的。
所以，當前針對大規模產業化的制氫，主要是堿性電解。目前，國內堿性制氫缺乏體系和標準?，F在還是上世紀50年代、從蘇聯引進的制氧技術，這個就是國內以中船集團718所為代表的企業。
因為這個行業以前沒有需求，所以就那么一兩家企業?，F在大家一擁而上出現很多家，但技術都是從哪里來的呢？我們認為這個技術已經過時，已經需要急劇的技術提升和變革。
現在，堿性電解水制氫有很多問題，包括電極的衰減、鍍層的脫落、隔膜的磨損和密封的失效等等。而且，效率衰減也比較大，維修很不方便，要拉回廠家進行維修等等。
針對這些，我們首先是做一些基礎研究?，F在堿性電解水在額定工況電耗比較高，也就是額定效率不高。目前50%多的效率，主要存在兩個問題：隔膜和催化劑。
通過兩個改進，可以把額定效率提升到75%以上（低熱值），這是完全可以做到的，而且額定的電流可以達到10000安培，現在都是在5000安培以下，這是目前的問題。為此，我們在隔膜和催化劑方面做了一些工作，因為隔膜是核心關鍵，阻抗大小、效率高低核心是隔膜。
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關于催化劑，我們不希望用太多的貴金屬催化劑，因為用貴金屬催化劑會造成成本上升，資源也是問題。堿性電解水最好的地方，是可以不用或者非常少的貴金屬，這是我們團隊研發之后有企業在產業化的新型電解槽技術，跟國內其他電解槽都是不一樣的。國內現在是圓的，我們是方的，這樣流程更加均勻、效率更高。
而且，我們是插片式的，可以隨時取掉，維修也很方便，同時我們也做了數字化云平臺和相應的控制算法，來保證系統的安全運行。我們可以在現場更換，不需要拉回企業，12小時就可以檢修完畢。另外我們的最低電耗，每立方米會低于四度電，這是最低電耗不是額定電耗。
下一步，我們認為影響堿性電解槽最關鍵的還是隔膜，而我們已經進入到第二代隔膜。接下來我們有兩種選擇，一是銀離子膜，一個是離子溶劑膜。我們更看好離子溶劑膜，這是未來的發展方向，所以堿性電解水路線還有很大的技術研發潛力。
破解儲氫難題，成為產業鏈關鍵
三部分，介紹綠氫的儲運和加注問題。
前面講了一是發電，二是制氫，還有一塊很復雜的是制-儲-運-加的中間過程。儲，有各種各樣的技術，有氣態、液態、固態，最近比較火的是固態儲氫。固態又有很多種，而液態比方說液氫、甲醇、甲酸、甲苯。我們這里也有很多，比如有機儲氫等等，這些我們都做過研究，也都做過跟蹤。
關鍵還是在于成本，就是平準化儲氫成本，也就是全生命周期總投入和儲氫循環的總量來算成本，這些都可以算出來。固態儲氫，目前還是自研階段，成本還沒有辦法計算。到目前為止，儲氫技術很多，但并沒有我們期待的、顛覆性的理想儲氫技術。
當然技術創新我們值得鼓勵、值得示范、值得對比，現在從三個角度來看，固態、氣態、液態，總體來看，如果用氣態，目前的成本最低還是高壓容器，未來最低的是制氫容器鹽穴（大規模、百萬噸級）。
液氫，目前還沒有看到特別低成本的，固態目前還沒有。液態目前最好的是氨，因為氨的儲氫量很大，一個立方米可以儲120公斤氫。液氫液化也就是50公斤，但是氨儲氫比它要高1倍，重量可以達到17、18公斤。我們的氫瓶現在都是4%、5%，所以大規模、長距離的儲運，將來都是氨。而且氨的基礎設施是齊備的。所以從目前看，承壓溶劑氨是最好的。這是關于存儲。
我們還有車載存儲。車上的存儲目前都是35MP氫瓶，大家選的都是這個。這個仍然是主流技術，中期看不太可能突破。下一步是提高壓力，目前70兆帕氫瓶還非常貴，儲1公斤氫需要6000元～7000元塊錢，太貴了。我們必須要材料國產化，關鍵是高強度碳纖維。所以，車上肯定還是這條路徑。這條路徑還有很大的改進潛力。
從氫能運輸的角度看，如果我們原料氫11塊錢，用拖車如果是20兆帕，100公里也要10塊錢。我們在加氫站自己的費用又要10塊錢，所以原料加10塊錢，到最終加到車上，還是30塊錢，所以目前的儲運壓力必須提高。
如果提高到50兆帕，單車運氫可接近1噸。所以，等這個提升以后，運輸成本會大幅下降。目前短距離還是這個方式。當然，如果想取代這個，難度還是蠻大的。這就是我們認為最好的，到28塊錢，用50兆帕（500個大氣壓）可以到28塊錢，同樣是11塊錢的原料成本。
如果我們長距離1000公里輸出，現在量比較小的時候，輸電更加劃算。因為超高壓輸電，1000公里的成本8分錢/度電，還是有優勢的。長距離、大規模輸氫將來肯定是管道，這個毫無疑問。以上是運輸。
如果我們大范圍看，國際的船運大規?，F在都是氨或者甲醇。如果我們要出口，肯定是氨和甲醇。如果我們是長距離在國內運輸，將來肯定是管道。所以，現在內蒙古也準備建設區域管道。像我們陜西榆林這種有大規模制氫、儲氫的基地，將來肯定要向全國供氫，就由現在的供應煤，變成將來供應氫。這個規模應該是百萬噸甚至千萬噸量級。因為我國實現碳中和，需要大概差不多1億噸以上綠氫。這就是我們氫的運輸。
氫儲能，將成為新型電力系統重要支撐
第四部分，說一下氫系統的集成和氫儲能。
剛才都說是各個單向技術，我們最后需要把所有的技術集成起來變成系統。
首先，我們要看一下，氫能大系統集成的技術挑戰就是產業鏈、多環節、多元化。我們從可再生能源到最后的應用，包括化工，我們煤化工很多，大量需要氫的。如果氫加入進去，我們就可以大量減少二氧化碳排放。同時，去降低煤的用量，成本上也可以降低的。
中國（西部）氫能大會-展會；趕碳號攝
另外，氫動力發電，交通這些都是，我們這兒（陜西榆林）都有。我們的化工大規模，我們的電力也是大規模，我們也可以用氨發電，我們的煤電廠也可以把氫放進去摻燒。
另外，我們的氫交通這兒有大量的10萬輛重卡，我們這兒的場景很好。我們的風光也很好，中間有電網、制氫、轉化、儲存、運輸、管儲，每一個環節都是多元化的。
但是，我們沒有一個統一的標準，這跟電動汽車和動力電池完全不一樣。動力電池只要把電池做好了，都是這個東西，電池到處用，都是同一個電池。儲能現在都是電池，95%都是電池，跟車上用的電池基本上是一樣的。
但是，氫不一樣，氫的環節太多了。所以，我們必須要選擇，怎么選？我們沒有統一的模式和標準的解決方案。那我們的出路就是因事制宜、因地制宜，國情決定路線，場景定義產品。所以，我們都要做專門的方案。
下面說幾個基層的關鍵問題，比如說現在一個電解槽每小時1500方，最大也就2000方。但是，我們現在大的制氫公司往往都要50個、100個電解槽（1000方），這100個怎么集成，全世界都沒干過。
那么，這里頭我們有控制問題、安全問題、化工問題等一堆問題，這就是我們現在做的工作，因為沒有先例。比如說現在做仿真平臺，多槽混聯，有實驗的、有構型方面、還有控制運行策略的，堿性電解槽的動態特性不太好，一個槽不太好，100個槽在一塊兒就好了，因為可以多槽進行控制，可以解決動態問題。
另外，氫安全。
做氫能產業，一定要注意安全，安全是我們很大的一個問題。這是我們冬奧會的火炬，這個火炬是氫能的火炬，安全裝置就是我的團隊提供的。這就是我們安全的一次嘗試。冬奧會上我們有多少個呢？有11個制氫基地，1200輛車，30多個加氫站，還有200輛運氫車在路上跑，所以當時我們壓力非常大。為了氫安全我們下了非常大的力氣，因為要萬無一失。這是全球最大規模的燃料電池汽車應用示范，我們為此也開發了整個監控系統，總的來看我們是非常成功的，這是第二個關鍵技術。
第三個就是氫儲能。所謂氫儲能就是光伏風電在氣候很好的時候，電產生多了，電網受不了的時候制成氫儲存起來，當電網電不夠的時候，我們再發電發回去，形成動力循環。
其實跟我們的壓縮空氣儲能，抽水蓄能儲能是很像的。相比之下，氫儲能會是今后的主流儲能方式，因為它儲能的規模周期都是壓縮空氣和抽水蓄能無法相比的，因為我們的抽水蓄能受限于擴容量，氫可以儲百萬噸、千萬噸都沒有問題。榆林我們認為有千萬噸儲氫的潛力，電是不可能的，電池就更不行了，儲一萬度電都不得了，但這是儲幾千萬度電。另外周期可以儲一年，儲多久都沒有事，放電周期可以很長。
另外，我們也可以在東部搞氫儲能，比方分布式氫儲能，就是用燃料電池發電，集中式氫儲能還是用燃氣輪機和蒸汽輪機，因為功率太大是百萬千瓦級的，就像我們這邊的發電廠。所以氫儲能是除了氫動力和氫原料，用于化工和鋼鐵之外的最大用途，也是未來新型電力系統主要支撐的支柱。
比方說氫儲能，就是把氫能全鏈條集成，一個環節都不能落下，這是最復雜的。首先我們全鏈條無污染，另外我們的瓶頸就在制氫系統的成本，發電的成本，比如分布式和燃料電池發電成本，鍋爐摻燒是集中式，如果本身的轉化效率低，比方百分之三四十，但如果把廢熱利用起來，80%幾是可以的，做到90%都可以，這比抽水蓄能、壓縮空氣儲能的轉化效率都要高。
對于發電的選擇，我們有各種各樣的。我們有燃料電池、氫燃氣能機，也有摻燒的鍋爐?，F在日本主要搞摻氨的鍋爐。因為日本自己沒有氫，都是從海上運來的。運來的時候，就是氨，所以繼續用氨。我們如果在這兒搞，就沒有必要變成氨了。你能直接用，為什么要變呢？我們現在一般主張在國內的風電光伏基地旁邊有很多調峰煤電廠，完全可以用摻氫燃燒的方式發電。
大家知道，我們中國的煤電廠有12億千瓦，主體的能源現在60%多的發電，都是煤發電。未來要降到10%以內，怎么解決？不是把這些電廠拆掉，而是把燃料改變，這是我們要做的工作。
現在煤電廠都在搞靈活型改造，到低負荷的時候，煤燃燒是不穩定的。通過摻氫，因為氫的燃料特性非常好，就可以解決這個問題。我們現在也在做這個，正在做一個示范。
這是我們做的一個計算分析。也就是說，我們在風光多的時候制成氫，圖中紅色的鍋爐還是沒發電，我們摻進去20%氫，二氧化碳降低40%。我知道現在我們的煤電基地都有一個碳排放強度的問題，這是很好的。
而且，我們能量形成了季節性轉移。高的時候，我們在儲氫，低的時候我們在放氫，季節性轉移，也非常好。因為國際上有一個共識，未來10%的可再生能源要通過長時儲能解決，主體就要氫儲能。10%是多少呢？到2060年，中國需要1.5萬億度電的長時儲能。我們中國現在是8、9萬億度，2060年大概是17萬度電。我們為了制氫，制1億噸氫，還要2、3萬億度電，這中間1.5萬億的長時儲能，這就是長時儲能未來的發展前景很好。
我們算過電化學儲能最大規模也就是200億度電，靠什么主體呢？電動汽車。因為電動汽車車上就可以儲200億度電，所以這是我們要做的很重要的一件事情。我們估計在未來煤發電慢慢減少，綠氫摻氫會上來。
總 結
最后，我作一個總結。
首先，中國氫能源技術發展的階段性特征，是燃料電池產業鏈已經建立，燃料電池系統的成本在快速下降，這是一個好消息。
我們整車，燃料電池汽車的問題是儲氫系統還很貴。我們儲氫系統，如果你要跑500公里，就得裝至少60公斤氫。60公斤氫35兆帕的，也得三四十萬。反倒是燃料電池成本降的很快，儲氫降的偏慢，這是制約我們的問題。
現在另外一個特點，我們從氫能交通逐步發展到氫燃料、氫化工、氫冶金、氫發電、氫儲能，這是個好形式。氫能交通是氫能的先導，不是主體。氫能交通也就占整個氫能20%，80%應用都是其他方面。
另外，我們制氫將成為中國氫能的優勢的一個子行業。我們現在正在跟殼牌、BP、道達爾都在合作，準備把中國的制氫裝備弄到歐洲市場，很有競爭力的。
另外，儲運仍然是薄弱環節，現狀不理想，但是有很多選擇。但實際上，儲氫是氫能相比電池最大的優勢。所以，它不理想，但又是最大優勢，這怎么講呢？我們儲1度電至少1000塊錢，因為我們電池已經很便宜了，但是現在的儲能還是1000塊錢一個千瓦時，這已經非常便宜。我們1公斤氫是33度電，這些電如果用電池儲，3.3萬元。1公斤氫如果用一個10兆帕的高壓容器儲，最多就百來十塊錢。
所以，差1～3個數量級。我們剛才說儲氫貴是車上，車下儲氫跟電池儲電比，那是要便宜幾個數量級。
我們全生命周期，我們的可再生能源要看全生命周期成本，不是看一個地方的成本。大家一說燃料電池制氫能量消耗了多少，發電又消耗了多少，一算30%多。其實，我們可再生能源不算效率。我們剛剛說了，熱能吸收也是80%多的效力，我們要算全生命周期的成本，這跟化石能源不一樣，化石能源要算效率、算排放的。氫能全算到成本上，就看你的成本有沒有競爭性。而成本包括運輸的成本、儲存的成本、應用的成本等。在大規模存儲方面，儲氫是最便宜的，而且是便宜幾個數量級。剛才說了，我們榆林在這方面有中國最好的條件。
其次，綠氫經濟性方面，剛才說氫一切的一切都是成本，也就是經濟性。我們現在為什么推廣起來還有難度，因為你要補貼，補貼是不可能長久的。為什么電動汽車發展的那么快，氫似乎發展的慢呢？就是在中國，電價很便宜，歐洲3塊錢/度電，日本2塊錢/度電，中國的平均電價5毛錢/度電。當然現在波動幅度在加大，總體看中國的電價最便宜，相對日本和歐洲是便宜的。
所以，日本、歐洲在電價里面加了很多附加的成本，政府加進去，中國政府沒有加。那么，我們的綠氫成本是靠什么呢？取決于綠電成本。我們綠電成本跟日本和歐洲的綠電成本其實差不多。
那么，這樣一來，綠氫的成本跟電的成本相比，在中國的競爭性是最差的。所以，為什么電動汽車發展得這么快，有一個很重要的原因是電價便宜。當然現在充電又開始貴了，但是再過一段時間，電動汽車充電是可以不要錢的，甚至是賺錢的，這也給我們帶來挑戰，因為車網互動之后，電動汽車作為儲能裝置和電網互動，電價高的時候可以賣電，電價低的時候充電，可以算出峰谷價差，所以這給氫未來應用也帶來很大的競爭壓力。
但凡是電池能用的地方，就別用氫，但是電池還有很多地方解決不了的，必須用氫的，這就是氫的場景。
為了解決氫的成本問題，比方說加氫站，未來加氫站站上制氫就是低成本的方案，現在相信已經有很多制氫，不一定要到化工園區。另外氫儲能的電價，跟常規其他儲能方式電價一樣，不收過網費，現在綠氫，每度電一毛五分錢一定可以掙錢，那就來制氫，但是一加上過網費變成了三毛五，就不行了，必須低于兩毛。
有兩個圖，一是氫儲能去掉過網費，二是離網制氫，不從網上取電，直接光伏過來離網制氫，氫儲能是必須上網的，因為它要對電網進行調節，那就是優惠電價，制氫的時候電價低，放電的時候有容量電價、調峰電價，因此電價很高，這是可以算得過來賬的。
另外，車載儲氫瓶很貴怎么辦？續航里程越長越貴，要做到800公里100公斤氫，現在如果70兆帕的氫瓶，50萬元的這個價格受不了，現在一輛柴油車總共還不到50萬元。怎么辦？學習換電卡車的方式，換氫瓶不賣氫瓶，因為氫瓶壽命可以跑1000萬公里，我們的卡車一般是一兩百公里就不要了，所以現在我們正在探索換氫瓶。這樣續航里程加長，換氫站減少，現在加氫站也是很貴的。所以這就是要通過技術創新、商業模式的創新，解決綠氫的經濟性問題。
最后，從氫能全產業鏈看，技術鏈上我們已經基本具備氫能產業化的條件，現在的問題是價值鏈，我們在這里開會說明氫能有戰略價值，但是現在要的是氫能的商業價值。沒有商業價值一個技術搞不下去。商業價值的核心就是性價比，關鍵是綠氫的成本。
最后就是產業鏈怎么辦？要以富余綠電資源低成本制氫為源頭推動，以多元化場景應用為龍頭拉動，這樣來帶動綠色氫能全產業鏈發展。
來源：趕碳號科技
