中国储能网讯：5月24日，由中国化学与物理电源行业协会主办，200余家机构共同支持的第十一届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。此次大会主题是“坚守储能安全底线，推动产业创新发展”。来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的718家产业链企业，1952位嘉宾参加了本届大会，其中88家企业展示了储能产品。

在5月26日下午的“氢储能与燃料电池”专场，国家电投集团氢能科技发展有限公司首席技术官柴茂荣分享了主题报告《碳达峰碳中和和目标下氢能产业链的建设》。经演讲人本人授权同意，小编整理了演讲速记，并将速记内容分享如下：

柴茂荣：下午第一个讲，因为刚吃完饭，可能大家有点睡意，不要紧，我慢点讲。我今天带来的题目就是碳达峰碳中和下的氢能链的建设。去年9月份我国就提出了双碳目标，到现在为止大概半年左右，到目前比较热的还是这个双碳目标。

碳达峰，可能大家也比较陌生，但我国的碳达峰不是一个比较难的问题。难的是碳中和，碳中和是什么概念？就是我国一年排出去多少二氧化碳，和森林、海洋等可以吸收的二氧化碳，这两个相抵消的概念。所以很多人把这两个概念搞错了，好像碳中和是零排放，这是不对的，碳中和是指我国排放量不能超过吸收量的值，这个值我等会儿会简单说一下。

我今天讲的内容是：一、氢能在我国未来能源当中的地位；二、我国氢能与燃料电池发展现状；三、未来发展趋势。

习主席在2020年9月21日联合国成立75周年会议上提出了碳达峰碳中和的目标。这里面有几个关键点：1.到2030年碳排放相交2005年下降65%，2.非化石能源占比达到25%，3.需要12亿千瓦风光装机。这里面非常重要的是习主席在上次全国经济会议也说碳达峰碳中和不是人家要求我们怎么做，而是我们自己必须要做的，目前主要问题是要把我们的目标变成行动。所以达到碳达峰的目标下，我们首先要做到的第一个就是控制化石能源的总量；第二个是提高现有能源体系的效率；第三，加快发展可再生能源的替代；第四，通过上面三个，构建以新能源为主体的新型能源体系。所以这里面说的非常清楚，就是要加快可再生能源的替代，用可再生能源替代现在传统的化石能源。

我国整个能源消费，像目前最“卡脖子”的就是石油对外依存度超过70%、天然气超过50%左右，这两个对我国整个经济发展非常不利，而且我们的国家主要能源是煤炭，煤炭对于碳排放来说，对我们来说是它是最要紧的事。因为我国的碳排放量经历了三个阶段：第一个阶段，2008年以前，我们的碳总排放在2008年的时候超过了美国，成为全球最大二氧化碳排放国，这是第一次。所以当时就有一个要发展钱还是要生存权的之争，就是著名的丁柴之争。而经过十年时间，到了2018年，我国人均碳排放达到世界1.6倍，也就是说除了跟美国比，我们超过了世界上除美国以外所有发达国家的平均碳排放量，所以我们在国际会议上没有任何理由说我们不搞减排。与其被别人指着鼻子骂，我们还不如自己做。后面还有一个是到2030年左右，我们累计碳排放量也可能变成世界第一。所以，我们可以通过碳减排，通过新能源替代化石能源，找到新的发展增长点。比如说我们现在不能搞房地产或者搞互联网，但又要解决我们国家GDP的增长或者说我们的就业环境，这就可以通过发展可再生能源，从这里面找到一条我们新的发展道路。同时也解决我国的能源稳定供应和碳排放的问题。所以我们现在搞减排，实际上就是为了找到我国新的发展的机遇或者说新的发展的目标。

对我们来说，我国的可再生能源禀赋非常多，我们的太阳能可以相当于我国能源用量的700倍左右，即使把它用5%也够足够了，而且我们风能也比较多，水能的话，我国雨量倒不是太多。但我们如果用可再生能源来做为主要能源的话，大家都知道可再生能源非常不稳定；风能，来风有电，不来风就没有电；太阳能，白天有、晚上没有，而且我们很多用电是在晚上，不是在白天。在这种情况下，我们的国家如果大量用可再生能源，就首先要解决储能的问题。但我国是个大国，储能的量相当大，能够作为储能来用的物质也有限，你说用锂电池储能？可能只能够储能相当于我国整个能源需求总量的1%左右。如果用抽水储能，可能也不会超过10%。所以在这种情况下，我们要找到一个新的能源来储能，这里面我们就找到了水，把水里面的氢把能作为储能介质储能，然后通过氢发电，过程中除了能量变化之外，又变成水，没有物质损失。而且水或者氢在地球上储量很多，完全能够解决我们的能源需要。第一，氢在地球上是最多的元素之一，总量非常丰富；第二，它安全、零碳、环保，所以这方面具有很大的优势；第三，我们用太阳能把氢从水里面剥离出来，相当于我们利用太阳能从地下挖石油，就是这么一回事。所以从这方面来讲，我们用太阳能+氢能，就可以解决整个能源的问题，也就是说将来对整个能源环境就会有很大的改变。

所以我们要把氢能纳入到整个能源体系，它具有非常大的战略意义。第一，它可以解决我国化石能源占比过高；第二，可以解决风光等间歇性能力的消纳困难问题，也可以解决石油天然气进口依存度过高的问题，这里面解决能源发展的需要，当然这里面时间比较长，可能需要十年二十年五十年的时间。这里面需要做的工作是五方面：一方面是自主化。因为目前整个能源主要是石油天然气已经被人家“卡脖子”了，我们不可能用另外一种“卡脖子”的技术把我们的能源解决，所以我们首先要解决自主化的问题。因为通过自主化的问题，我们也可以解决整个用氢环境的价格或者成本的问题；第二，能源的多样化。对于我们国家来讲不可能用一种能源，比如说用一种电的能源全部解决，所以我们要解决能源的多样化；第三，氢是零碳的；第四，分散化。储氢再用来发电，可以解决整个能源的问题，就像日本的热电联动一样；第五，智慧化，哪个地方需要用电，我就可以把氢气送过去。将来还可以通过管道或者瓶装等各种各样的方法来解决氢气储运的问题。在这种环境下，我们认为氢能具备整个自主、多样、低碳、分散、智慧等各种各样的特性，而且它具有清洁、低碳、高效、安全的能源属性。

很多人就说我们用太阳能制氢合不合算，因为太阳能是无偿给我们用的，我们不用它也反射回去浪费掉。所以一般来说，就太阳能来讲，目前全球太阳能利用率只有0.3%增加。如果我们增加到0.5%，整个能源也就足够了。而且如果用太阳能制氢，我们就能够把所有的太阳能利用起来。就像这张图，我们现在发电最多只能用到70%左右，还有30%以上浪费掉。但如果用来制氢，就能把光伏电完全利用起来。再说一下PEM制氢技术。PEM制氢有几个特点：第一，可以应对各种各样的负荷环境；第二，对于气候环境要求不高，对水的纯度要求也不高，甚至有些人可以用海水来制氢；第三，可以在当地储存，在低谷时用氢气发电再把电输送出来，达到能源多样化的目的。我们未来的能源体系就是两网体系：氢网和电网，也就是说可再生能源发的电一部分直接上网，另外一部分拿来制氢，当电不够的时候再发出来。所以未来世界，电网和氢网解决能源发展的需要，包括氢气发电、氢能交通、氢气炼钢、氢进万家、氢气制油等等各种各样的技术，将来都能够技术完备。而且我们说氢能源交通只是占我们的一部分，因为总碳排放里面交通运输也只占10%左右。也就是说我们将来炼钢或者建筑的用热，这里面用的氢可能会更多一些。当然我们大量的氢，以后两网建成以后，大家就不用说我要建多少加氢站或者氢的价格多高，最后氢肯定比油多，水肯定比油多，所以氢肯定会比油便宜，这一点不用怀疑。就是说我现在用太阳能光伏2毛钱，一公斤氢成本10块钱，相当于1块钱1升的汽油。所以现在只要打通产业链，其实用氢的成本或者制氢的成本会比目前用油的成本低。当然，我也不想跟电动车比，说用电的成本怎么样，这个大家自己会计算。

二、我国氢能与燃料电池发展现状

燃料电池从发明到现在经历了100多年，但真正用起来也就是最近的60年。这60年里面我们又分成两块：第一块是1960-1990年，大部分用在军工包括航天器，所以当时是不计成本的用。从1990年到现在这30年主要解决的问题是三个：1.降成本，从1990年1千瓦10万美金左右，到现在1千瓦降到1000元人民币左右，当然我们国家现在比较贵，而日本丰田Mirai就是1千元一千瓦左右；2.铂金用量。从原来1千瓦200克左右的铂金用量降到现在100千瓦电堆也就十几克的铂金，铂金用量大大下降了；3.安全可靠性有很大的提高，对氢气的纯度和温度的适应性等各方面都有很大的进步。所以这30年来的进步是非常巨大，国内有的专家说你怎么这么多年与锂电池相比一点进步都没有，不会的，进步非常大，Mirai乘用车的适应性，就是汽车的整个特性和燃油车没有太大的区别。

燃料电池到目前为止一共发明了5种，但是我们现在用的最多的是右边的两种，我这是按照时间排的。最早用在航天器上的是碱性燃料电池，但现在大部分是用PEM燃料电池和固体氧化物燃料电池，这两个比较适合于我们现在的交通或者其他方面的需要。

燃料电池的整个发展阶段经过了三个阶段，第三阶段就是以金属堆为代表的第三代电堆，它具有反应速度快、加速性能好，能量密度高等特点，适用于汽车等交通领域。我这边主要说的是钛板，因为钛的导电性，抗腐蚀性能都比较好，所以我们现在用的是钛金属的双极板，而且它的功率密度也非常高。我们现在国内的功率密度一升多少的话，都是以中间的活性区多少来计算，而丰田是加上端板整个来算的。目前最高大概4.5升/千瓦，算法和国内是不一样的，还有它以工作状态的功率密度来计算，而不是以峰值功率来计算。

以燃料电池氢能作为主动力的车叫燃料电池车，但很遗憾我们国内基本上没有，我们国家燃料电池是当充电宝来使，整个驱动是靠锂电池。既然你驱动靠锂电池，只能算电动车，而不是燃料电池车。等一会儿郝冬总可能会讲我国目前的状况，离世界差不多还有十年左右的距离。也就是说国外是以燃料电池作为主驱动，锂电池作为辅助动力的车，所以这里面有很大的差距。我拿的也是中汽研的数据，就是说国内到现在为止一共有7000多辆的燃料电池车，但大部分功率只有30kW左右，超过60kW的不多。而且这次国内要搞氢能源示范城市的补贴，基本上百分之八九十拿不到补贴。

这是整个燃料电池出货量，基本上以TEMFC为主，SOFC有少量一部分，这是目前大致的状况。实际上从总的来讲，只要是用电的地方，燃料电池都可以有它的应用场景，从几百瓦到兆瓦级，这张图列出了主要的应用场景。比如说特殊场景的潜艇、航天、军车，交通运输里面大型车、乘用车、叉车、重型货车、轨道列车、无人机、船舶，还有固定式应用分布式储能发电、家用热电联供、基站备用电源，还有移动式应用的充电宝、应急电源等等都可以有它的应用场景，而不是目前国内有些专家说的只能用于重卡或者是大卡车，所以将来我们要全方面地发展。

从它的功率密度来讲，也是从小往大走，小的话可能几十瓦，大到船舶用的几兆瓦甚至十几个兆瓦，大功率电堆，也就是兆瓦级电堆全球都在加速开发。目前我们国家电投也在开发，为了应用于将来的船舶或者大规模的发电装置等用途。

根据燃料电池的用途分成固定电源用长寿命堆、增程式交通工具用电堆、直驱强混交通工具用电堆、飞行器用空冷堆（因为它要求轻量化，才能飞得远），还有特殊场景用的氢氧堆等等，这些对材料的要求和其他化石燃料要求都是不一样的。

这里面就讲了氢的成本。只要我们拿这里面就是大型光伏电站的总体情况，因为我们国家电投是全球最大的太阳能光伏企业，我们现在的光伏装机容量占全球15%左右，所以我们要开发太阳能制氢来发电，这些都是我们的刚需。我们可以通过自主化来拉动装备国产化、以及装备成本的下降。

其实大家讲的最多的是氢气的安全性。汽油也好，柴油也好，虽然我们燃烧的时候安全性都是差不多的，但总体来讲氢气还是安全的。只要我们做到整个氢气排放的时候泄露早发现、早关阀，基本上不会出事故。到目前来讲，整个燃料电池汽车还没有出现任何一起爆炸事故，所以它比电动车安全得多。

这是我国财政部从去年开始讨论到现在一直没有落地的补贴政策，目前为止北京、上海、河南、广东和河北等五个省市取得了第一次选考权，但是还没有决定，大家还需要继续努力，我们希望在这个月的月底能够下来，但目前好像还没有迹象，因为我也是专家组成员，我还没有接到通知讨论，也不清楚到底谁能过。

这是整个补贴政策情况，也就是说低于80kW的电堆的话，补贴就基本上很少了；低于50kW是没有补贴的，而且功率密度和氢的使用量都有要求，不详细讲。

国家电投实际上做了两件事：第一件时候无是可再生能源制氢，开发燃料电池，还有开发燃料电池的装备，主要的问题是要利用央企的力量把整个产业链全部打通，对于万亿级央企，我们还是有能力做这方面的工作的。

我们首先做的一个工作是催化剂质子膜，还有扩散层，还有膜电极这方面，我们已经完全取得自主化，电堆和系统也是我们自主开发的。比如我们上次到海南博鳌论坛开的车，所有的材料到我们的零部件，电堆、系统，基本上都是我们自主化打造出来的。特别是钛基双极板。用钛来做双极板，它的耐腐蚀性非常高，但是它最大的特点是难冲压、难焊接，这些我们都基本上解决了，全球来讲我们是第二个掌握钛基双极板制造的整套技术的公司。

这是我们催化剂的性能，实际上我们现在量产的催化剂已经超过了日本TKK的催化剂，在全球处于领先的地位。

这是我们的质子交换膜。因为对于车载燃料电池来讲，它用的质子膜必须具备干膜启动的要求，因为我们现在要直驱的话，整个波动非常快。所以我们对膜的要求就是无加湿启动，低加湿运行。因我们开发的就是这样的膜。因为这样的膜才能用于车载用大功率的燃料电池，图上数据显示，我们现在自己生产的这个膜的水平跟国外水平也是差不多的。

这是我们的电堆。我们的电堆在中汽研做了强检认证，平均0.63V/片的时候，我们可以做到140几个千瓦。这是我们直接做出来的，不像有些公司是用PPT算出来的。目前我们的产线在宁波是1000台，在武汉正在建1万台的产线，争取到今年年底能把成本降到一千瓦一千元左右，产能达到1万台以上，这是我们现在想做的最大的工作。

这是我们整个的示范情况。很多大家也看到新闻，10辆大巴车在海南先开了一个月，然后在博鳌论坛上开了5天，整个过程没有出现任何故障。这是和商飞联合开发的无人机，其中固定翼的无人机可以连续飞十几个小时，跟一般大疆无人机比，我们的体积比它大得多，也比它飞的远得多。还有垂直起降的无人机，起飞重量480kg，续航距离可达到500公里左右。

这是我们的成本预测，预计燃料电池发动机到2035年左右能降到燃油车的水平。最终的目标就是要代替燃油车。所以我们和电动车殊途同归。

三、未来发展趋势

未来的发展趋势有两个：一是，我们未来肯定是低碳的制氢技术，储氢技术也会更加成熟；现有多能融合技术也会成熟，最后我们的成本可能会达到燃油车的水平。最后从整个规模来讲，市场规模到2050年可以达到12万亿左右，就是现在中石油加上中石化加上几大车企等等加起来的规模。氢能汽车，我们认为2050年可以达到汽车总量的51%，在国内能源占比10%，这是一个大的情况。

先讲到这里，谢谢大家！