燃料電池汽車(chē)示范應用城市群的獲批以及氫能中長(cháng)期規劃等契機的出現，為氫能產(chǎn)業(yè)的提速發(fā)展帶來(lái)了新的機遇。

在“雙碳”目標背景下，氫能產(chǎn)業(yè)應該怎么發(fā)展?燃料電池汽車(chē)示范應用城市群建設將為地區發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)帶來(lái)怎樣的啟示?在中長(cháng)期規劃明確將氫能作為未來(lái)能源體系中的重要組成部分之下，氫能應如何實(shí)現自身更大的作用?

近日，筆者專(zhuān)訪(fǎng)了加拿大工程院院士、鴻基創(chuàng )能副董事長(cháng)兼首席技術(shù)官、廣州大學(xué)教授葉思宇。葉思宇表示，氫能很好地起到了串聯(lián)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(chē)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(shí)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(chǎn)業(yè)鏈建設要以區域間合作形成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，而不是僅僅局限于地方的優(yōu)勢。各地區要立足于自身優(yōu)勢稟賦進(jìn)行發(fā)展，避免形成大而不強、全而不良的局面。

1構建氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展閉環(huán)

在“雙碳”目標下，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具有怎樣的必要性和意義?

葉思宇：“雙碳”目標的實(shí)現，很大程度上需要以能源結構轉型來(lái)驅動(dòng)。從發(fā)電端來(lái)看，需要充分利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源進(jìn)行發(fā)電;從終端應用來(lái)看，需要進(jìn)一步提升能源效率，同時(shí)對煉鋼、化工、農業(yè)等使用傳統能源的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行清潔燃料替代。

從發(fā)電端到用電端的能源結構中可以注意到，目前盡管風(fēng)能和太陽(yáng)能在中國乃至全世界的應用越來(lái)越普及，但可產(chǎn)生的電力和實(shí)際上網(wǎng)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(dòng)性和間歇性，使其無(wú)法高質(zhì)量地完成并網(wǎng)發(fā)電，要解決這些問(wèn)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(cháng)時(shí)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(guò)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(chē)交通領(lǐng)域，或是應用在煉鋼、化工、制氨等行業(yè)。電解水制氫在應對可再生能源波動(dòng)性和間歇性上有其獨到之處，甚至很多我們認為的“棄風(fēng)”“棄光”也能通過(guò)這一途徑實(shí)現充分的轉化利用。

所以，從能源結構的轉型和調整來(lái)說(shuō)，只有加上氫能或者說(shuō)更廣泛的儲能，可再生能源的充分利用才能得以實(shí)現，氫能很好地起到了串聯(lián)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(chē)，然后去與電動(dòng)汽車(chē)作比較，這樣的理解存在偏頗，也降低了整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的重要性。

目前，氫能產(chǎn)業(yè)還面臨哪些技術(shù)上的瓶頸問(wèn)題?

葉思宇：在剛才的問(wèn)題上，我將氫燃料電池與以鋰電為代表的二次電池作了簡(jiǎn)單的比較，但從技術(shù)和應用等方面來(lái)看，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)與鋰電產(chǎn)業(yè)還存在一些差距。特別是中國近幾年在鋰電池技術(shù)上突飛猛進(jìn)，產(chǎn)業(yè)化大幅度提升，鋰電產(chǎn)業(yè)實(shí)際上已經(jīng)到了大規模商業(yè)化的階段，而燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化的初期。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這與我們在燃料電池技術(shù)上還存在一些瓶頸問(wèn)題有關(guān)，使其難以在現階段進(jìn)行大規模的商業(yè)化。

從整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)講，不管是制氫端或是氫氣的儲運，再到燃料電池環(huán)節，都還存在一些比較關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。其中最為核心的問(wèn)題就是關(guān)鍵材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，目前這一環(huán)節還處于技術(shù)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(méi)有完成整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的工程化驗證。我認為，要解決技術(shù)上的瓶頸問(wèn)題，需要在關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng )新研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和工程化驗證這三個(gè)方面同時(shí)發(fā)力。

事實(shí)上，近年來(lái)，國內在電解水制氫、儲氫以及燃料電池領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了長(cháng)足進(jìn)步，但這些產(chǎn)品應如何變成工業(yè)品、商品還面臨挑戰。在這一方面就需要產(chǎn)業(yè)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(shí)提交給大學(xué)和研究所，進(jìn)行新一代的燃料電池科學(xué)技術(shù)研發(fā)，也應盡快地對接到企業(yè)的研發(fā)部門(mén)。只有這一過(guò)程的閉環(huán)得以實(shí)現，氫能產(chǎn)業(yè)的問(wèn)題才能得到解決。

2要在區域間形成發(fā)展合力

去年，全國五個(gè)城市群獲批建設燃料電池汽車(chē)示范應用城市群，這能為各地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)帶來(lái)怎樣的影響?城市以及城市群之間應該如何互補發(fā)展，形成中國氫能產(chǎn)業(yè)區域間的發(fā)展合力?

葉思宇：在燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)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(guò)中央及各級政府的相互配合，把一些氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎較好、技術(shù)研發(fā)能力較強、配套設施較健全的地區先行發(fā)展起來(lái)。

目前獲批的五個(gè)城市群具有這樣的優(yōu)勢，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展上來(lái)說(shuō)，五個(gè)城市群在實(shí)現自身氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展時(shí)也能連接成“氫能走廊”，這樣對未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很大幫助。因為如果不能鼓勵技術(shù)力量較強的地區率先發(fā)展起來(lái)，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(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐會(huì )更慢。

燃料電池汽車(chē)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(shí)現，同時(shí)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(chǎng)景，也能保證城市群建設為整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)很好的啟示作用。我們也希望借助城市群建設，燃料電池關(guān)鍵材料的自主化和產(chǎn)業(yè)化得以實(shí)現，在燃料電池示范應用城市群完成階段性目標時(shí)，中國的燃料電池關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題能夠基本得到解決，在2025-2030年之間實(shí)現產(chǎn)業(yè)的大規模商業(yè)化。

在城市間如何互補發(fā)展、區域間如何形成發(fā)展合力的問(wèn)題上，我認為系統的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈建設非常重要，但全產(chǎn)業(yè)鏈的系統發(fā)展并不等同于每個(gè)城市，甚至是每個(gè)城市群都需要建立起一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。各地區應該綜合考慮自身的優(yōu)勢在哪一領(lǐng)域，互相之間形成配合，從而實(shí)現互補發(fā)展。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈要以區域間合作形成中國氫能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，而不是僅僅局限于地方的優(yōu)勢。當然，部分地區如長(cháng)三角、珠三角本身產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)比較完整，但總體上各地區要立足于自身優(yōu)勢進(jìn)行發(fā)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(chē)示范應用城市群的優(yōu)勢稟賦體現在哪些方面?目前，廣東氫能產(chǎn)業(yè)鏈的建設情況如何?

葉思宇：廣東燃料電池產(chǎn)業(yè)，特別是燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的早期研發(fā)和初步產(chǎn)業(yè)化建立的時(shí)間很早，在全國具有一定的領(lǐng)先地位，并且目前已經(jīng)率先形成了量的示范。同時(shí)，要形成一條新的產(chǎn)業(yè)鏈，需要有與其相適應的配套體系，就像任何一個(gè)汽車(chē)城的發(fā)展都會(huì )帶動(dòng)整個(gè)城市其他配套企業(yè)的發(fā)展，燃料電池產(chǎn)業(yè)也是同樣的道理。

廣東作為中國的經(jīng)濟強省，各個(gè)產(chǎn)業(yè)的配套能力毋庸置疑，這一優(yōu)勢非常明顯。再加上廣東近幾年對于氫能產(chǎn)業(yè)的科研投入很大，廣東的高校、科研院所以及企業(yè)的研發(fā)能力較強，這幾個(gè)方面的優(yōu)勢造就了廣東發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)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(jìn)，各個(gè)企業(yè)、高校和研究所也密切配合，我認為實(shí)現示范城市群階段性目標的可能性是很大的，甚至可能會(huì )超過(guò)既定目標。

在氫能產(chǎn)業(yè)鏈建設上，廣東雖然產(chǎn)業(yè)十分發(fā)達，但并非資源大省，在氫源問(wèn)題上還存在薄弱環(huán)節。作為沿海省份，廣東具有豐富的海洋資源，未來(lái)可以通過(guò)海水電解水制氫的方式制備綠氫，但目前這一技術(shù)仍處于研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化初期，經(jīng)濟可行性還有待考量。

現階段，廣東仍需依靠工業(yè)副產(chǎn)氫來(lái)保障氫源供應，而東莞、陽(yáng)江、茂名等工業(yè)副產(chǎn)氫資源較多的地區到廣州、佛山、深圳等用氫場(chǎng)景較多的地區存在一定距離，并且當地的部分工業(yè)副產(chǎn)氫需要用于化工領(lǐng)域，未來(lái)如何在這一過(guò)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(chǎn)業(yè)發(fā)展最大的瓶頸，是目前亟待突破的環(huán)節。

非常幸運的是中石化等企業(yè)，正在通過(guò)增加氫氣產(chǎn)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(jīng)濟性和環(huán)保性必須雙管齊下，將化石能源制氫作為過(guò)渡是有必要性的。對于目前的薄弱環(huán)節，中石化等生產(chǎn)工業(yè)副產(chǎn)氫企業(yè)的大力支持非常重要。

3氫能要在能源體系中發(fā)揮更大作用

目前，氫能產(chǎn)業(yè)的應用主要在交通端，而今年發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期規劃中明確了未來(lái)氫能將作為我國能源體系中的重要組成部分。未來(lái)應如何拓展氫能的應用領(lǐng)域，實(shí)現氫能在能源體系中更大的作用?

葉思宇：整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括從制取、儲運、加注到燃料電池，再到終端應用的各個(gè)環(huán)節。而燃料電池是氫能產(chǎn)業(yè)非常好的應用場(chǎng)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(chē)的應用場(chǎng)景中，感受到它的環(huán)保性、舒適性以及便利性等各方面優(yōu)勢。將燃料電池汽車(chē)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(chǎn)業(yè)，氫能產(chǎn)業(yè)除了在交通領(lǐng)域外，在工業(yè)、農業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域都有其獨到的用處。

要實(shí)現氫能在能源體系中更大的作用，首先氫能需要通過(guò)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(lǐng)域最重要的作用。同時(shí)，在應用端，目前歐洲很多國家已經(jīng)在嘗試利用氫氣煉鋼，能夠極大降低鋼鐵行業(yè)的碳排放量。農業(yè)領(lǐng)域可以利用綠氫制綠氨，化工領(lǐng)域可以利用綠氫制甲醇，建筑領(lǐng)域可以通過(guò)燃料電池實(shí)現熱電聯(lián)供，這些應用場(chǎng)景都能實(shí)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，包括解決如何進(jìn)一步降低氫氣制備和運輸成本的問(wèn)題。除了實(shí)現規?；?，這很大程度上依賴(lài)于技術(shù)的進(jìn)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(shù)提高經(jīng)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。

氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應如何實(shí)現政、產(chǎn)、學(xué)、研、用的緊密結合?其中有哪些重要抓手?

葉思宇：政、產(chǎn)、學(xué)、研、用要真正做到結合其實(shí)存在一定困難，需要各個(gè)層面都抱有一種開(kāi)放學(xué)習的態(tài)度。

以產(chǎn)學(xué)研為例，中國過(guò)去長(cháng)期認為基礎科學(xué)研究是最重要的研究，負責解決0到1的問(wèn)題，而應用研究解決的是1到N的問(wèn)題。其實(shí)，真正的產(chǎn)業(yè)研發(fā)并不一定遵循這一規律，以產(chǎn)業(yè)化為導向的應用研究也可能反過(guò)來(lái)凝練成新的科學(xué)問(wèn)題，從而指導科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。世界上不乏科學(xué)研究的課題是在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中實(shí)現或提煉出來(lái)的，有些甚至已經(jīng)找到了解決方案，但是科學(xué)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(chǎn)業(yè)研發(fā)，再到工程化，最后實(shí)現應用這一“串聯(lián)模式”。很多時(shí)候這一過(guò)程是串聯(lián)和并聯(lián)疊加在一起的，而且應用端所積累的經(jīng)驗很多就是高校和企業(yè)研發(fā)的新課題，不僅會(huì )為高校和企業(yè)的研發(fā)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(zhù)人工智能和大數據等技術(shù)手段的結合，所產(chǎn)生的結果實(shí)際上能夠將過(guò)去利用一個(gè)實(shí)驗室產(chǎn)生的一組或者幾組數據所得到的分析結果通過(guò)系統的方式進(jìn)行分解，對于新的研發(fā)能夠產(chǎn)生非常好的指導作用。

“政”的重要性也不言而喻。任何一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化初期，都需要一個(gè)重要的推動(dòng)力。這一方面，單靠某家企業(yè)或是幾家企業(yè)是非常難做到的，如果政府能夠通過(guò)政策、法規，以及政策引導下的產(chǎn)學(xué)研用的集成能力，或是通過(guò)對產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )的引導和指導發(fā)揮作用，能夠加速新興產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)也能夠進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。