研究园地
文/王子缘  赵吉诗龚娟戴先知曾玥
1  广东省氢能产业发展基本情况
近年来,广东省加快发展氢能与燃料电池汽车产业,形成了以粤港澳大湾区为产业高地,粤东西北差异化发展的产业格局。2021年8月13日,财政部等五部门正式印发《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》,同意在北京、上海、广东三省市启动燃料电池汽车示范应用工作,示范周期为四年(2021年8月至2025年8月)。其中,广东城市由佛山市作为牵头城市,联合广州、深圳、福州、珠海、东莞、中山、阳江、云浮、淄博、包头及六安组成,覆盖五省十二市。燃料电池汽车示范应用广东城市的获批,将为广东省发展氢能与燃料电池汽车产业带来前所未有的机遇。广东省氢能产业发展基本情况呈如下几方面特点。
1.1  政策体系趋于完善
为推动燃料电池汽车产业健康有序发展,广东省在核心技术研发及产业化、车辆推广、加氢基础设施建设等环节开展一系列政策探索。近年来,省级层面发布了《广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方
案》(粤发改产业函〔2020〕2055号)、《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案(2020-2022年)》(粤府办〔2020〕24号)、《广东省培育新能源战略性新兴产业集行动计划(2021-2025年)》(粤发改能源〔2020〕340号)、《广东省氢能燃料电池汽车标准体系与规划路线图》(2020-2024年)等政策文件,加快培育发展氢燃料电池汽车产业,持续增强新能源汽车产业核心竞争力,统筹推进信息基础设施、创新基础设施和融合基础设施建设,夯实广东经济社会高质量发展的基础。佛山市作为国内较早布局燃料电池汽车产业的城市,从产业发展的顶层设计到全产业链配套政策方面先行先试,出台二十多项助力氢能产业发展的相关政策,广州、深圳、东莞、云浮等省内城市也相继对氢能产业发展和市场推广作出了全方位的政策设计和工作安排。
1.2  产业集初具雏形
广东省目前共汇集了超过300家氢能相关企业,基本涵盖催化剂、膜电极、空压机、燃料电池电堆及系统等关键核心零部件制造、高端装备制造、燃料电池汽车整车制造以及氢气制取、运输和加注等产业环节,已经成为全国规模最大的燃料电池汽车产业集,涌现了以广汽集团、一汽解放、清极能源、鸿基创能、国鸿氢能、广东济平、通用氢能等为代表的产业链龙头企业。重点城市带动作用显著,其中佛山市作为广东示范城市牵头城市,已成功引育近150家氢能企业,预计总投资额近350亿元,构建了氢能制储运加供应链、燃料电池关键基础材料及核心零部件、燃料电池系统和整车等产业链条。广州市已形成以黄埔区为核心的氢能产业空间格局,分期建设燃料电池整车区及研发服务区等六大功
能分区,预计系列项目总投资将达500亿元。深圳市有超过90家在氢能与燃料电池产业链布局的创新型企业,龙头企业积极发挥创新引领作用,助力深圳加快创新中心的规划和创建。云浮市吸引了约30家氢能源上中下游项目落户,近几年来依托佛山(云浮)产业转移工业园示范应用对产业链布局的带动效应逐步显现。
1.3  创新能力显著提升
广东省紧密结合氢能产业布局,高度重视科技创
新,持续加大投入支持基础科学和应用技术研究,并以强化产业化目标为导向与国内外知名高校及科研机构紧密合作,其中2018-2020年度广东省重点领域研发计划“新能源汽车”重大专项项目,安排了2.9亿元支持10个燃料电池汽车及核心零部件研发攻关项目。企业技术创新方面,爱德曼100千瓦和128千瓦系列金属板燃料电池产品,已通过国家机动车产品质量监督中心的强制检测并实现量产;鸿基创能开发了 CCM 阴阳极双面直接涂布技术、膜电极一体化成型技术、膜电极自动化快速封装技术,建成目前国内产能最大的自主化 CCM 生产线,年产能 30 万平方米。深圳通用氢能建成国内首条卷对卷气体扩散层批量化产线,其生产的产品拥有全自主知识产权,属于国内领先水平。粤港澳大湾区燃料电池电堆及系统、燃料电池汽车等核心产品市场占有率位全国领先,氢能产业关键材料及产业化水平得到市场认可。此外,2018年佛山市率先获批建设全国氢能产业领域唯一的国家技术标准创新基地
(氢能),已联合了国内40多家氢能行业领军企业,推进国家标准21项、团体标准11项、联盟标准11项,持续强化标准对氢能技术创新和产业发展的引领作用。
1.4  氢能源项目建设提速
广东省内车用氢气供给主要依靠工业副产气提纯氢,已有佛燃能源、瀚蓝环境、东莞巨正源、广州石化、普莱克斯、空气化工、广钢气体、江门联悦等氢气供应企业。其中,佛山南海氢能源综合利用及大宗气体配套项目建设内容包括20000标方/小时天然气制氢装置以及2000标方/小时水煤浆制氢装置,氢气日生产能力约50吨/日。佛燃能源和瀚蓝环境正积极布局制氢加氢一体化加氢母站,未来两年制氢规模超10吨/天。东莞巨正源丙烷脱氢制聚丙烯一期项目年产氢量为2.5万吨,二期项目建成后年产氢最大可达5万吨。珠海长炼120万吨石脑油重整装置建成年提纯能力1.6万吨的PSA氢气提纯装置,正投资组建高压氢气运输公司,实现氢气生产、配送全流程服务,并计划建设氢气储存运输中转基地。阳江市利用富余核电和风电开展可再生能源电解水制氢。
1.5  基础设施布局超前
截至2021年年底,广东省建成加氢站45座,数量排名全国第一,其中佛山28座、广州10座、深圳2座、东莞2座、云浮2座和韶关1座。佛山市自2016年起率先探索建立国内首个加氢站的审批、建设、验收流程,推进高密度商用标准化加氢站规模化建设,建成了国内首个商业化加氢站——瑞晖加氢站,
首个油氢合建站——中石化樟坑加油加氢合建站,首个证件齐全的商业化制氢加氢一体化站,国内首批高密度商用标准化加氢站等多项全国之最。在全国氢标委加氢站工作组的支持下,佛山市南海区建立加氢站建设标准和加氢能力配置标准,对辖区内加氢站统一规划、按统一标准建设。
1.6  示范应用规模领先
广东省燃料电池汽车示范应用处于全国领先。截至2021年年底,广东省燃料电池汽车累计推广超3000辆,运营里程超3000万公里,推广数量与运营里程规模均居全国第一。佛山市燃料电池汽车累计推广近1500辆,车辆安全运行已达千万公里,成为国内燃料电池汽车推广规模最大、安全运行里程最长的城市。佛山市南海区氢能进万家智慧能源示范社区为全国首个燃料电池热电联供设备进入家庭及商业化运营。广州黄埔区500台氢燃料电池泥头车绿低碳示范运营项目是全国首批、规模最大的氢燃料电池泥头车落地示范运营项目。区位和经济发展的双重优势,为广东省开展燃料电池汽车示范提供了丰富的应用场景,可全面覆盖城市物流、城际物流、港口物流、市政环卫、公交客运等场景,能支撑较大规模的燃料电池汽车推广应用,加快技术验证,促进技术成熟,快速扩大规模,降低产品成本。
2  广东省氢能产业发展存在问题及发展建议
广东省高校排名2.1  体制机制创新亟待完善
广东省作为改革开放的先行区,在推动氢能产业的发展过程中,体制机制创新略显不足,产业链各环节具体的责任部门未明确,具体分工不明晰,工作推进机制不完善,导致产业链各环节间的壁垒尚未被完全打通,制约广东省氢能产业的商业化进程。
对此,建议紧抓广东城市创建机遇,加快明确省内各部门职责,积极推动全省氢能产业发展。此外,
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通过创新探索加快突破体制机制障碍,积极推动打造国家级氢能产业示范区,在设立制氢专区、站内制氢、子母站及多种储运技术及装备等全产业链领域创新举措,如出台24小时制氢优惠电价,开展可再生能源“隔墙售电”制氢试点示范;在天然气掺氢输送、纯氢管道输送等方面先行示范;研究制定加氢站等基础设施建设政策等。为解决当前产业发展面临难题、全国氢能产业发展提供可复制的实践经验。
2.2  产业创新联动有待加强
当前,广东省在发展氢能过程中存在“多地开花、各自为政”现象,尚未形成全省“一盘棋”的发展格局。一方面,全省的氢能产业重复建设和资源浪费现象严重,资源整合利用效率有待提升;另一方面,未
发挥具备产业基础的核心城市的带动作用建设全省氢能产业走廊,与香港、澳门等临近区域的创新资源尚未盘活利用,产业集聚效应有待加强;此外,在创新平台建设层面的动力仍需增强。
对此,建议协同布局产业发展,加强省级统筹、各市产业创新联动,紧抓广东城市创建机遇,聚焦相对优势产业,前瞻布局相对未来的产业,站在全国产业链构建立场补链、强链。
2.3  技术水平有待持续提升
在关键材料方面,质子交换膜和碳纸技术水平虽有提升,但整体水平对比世界先进仍有较大差距,产业化进程缓慢;催化剂已实现量产,但核心技术指标相对落后;核心零部件方面,膜电极、空压机、双极板等国产化进展迅速,成本降幅显著,但与国际水平仍有差距;装备发面,电解水制氢、储氢等关键装备共性技术亟待实现突破。
对此,建议加快产业链各环节核心技术攻关。关键料方面,加快突破质子交换膜、催化剂和碳纸并促进自主技术产业化;核心部件方面,提高空压机、金属双极板和氢气循环系统等关键性能指标;装备方面,重点研究PEM和SOEC电解槽和离子压缩机,加快突破液氢、深冷高压及管道等储运技术。其次,充分发挥“广州-深圳-香港-澳门”科技创新走廊建设机遇,组建氢能技术国家实验室,培育壮大氢能领域高层次人才队伍;推动省级研发平台向国家级科创平台跨越提升,同时加大力度支持地方科创平台等创建省级新型研发机构。
2.4  氢能供应体系亟待完善
氢源方面,省内氢气资源丰富,但主要集中在茂名、惠州、揭阳等粤东西北地区,与氢能产业集聚度高区域无法形成高效的氢能供应保障体系。储运方面,受限于我国压缩气体道路运输法律法规,当前氢气运输仍以20MPa长管拖车为主,方式单一且效率低、成本高。加注方面,虽然加氢机整机开发逐步实现国产化,但阀门、流量计等关键零部件仍依赖进口,70MPa加氢站用压缩机核心技术仍有待突破。另外,产业链各环节间未形成可推广、可持续的商业模式,导致省内氢能产业链经济性不强,缺乏市场竞争力。
对此,建议加快降低氢能供应链成本。制氢方面,鼓励因地制宜探索多元化制氢技术路线;储运方面,加快开展30MPa及以上气态运输示范以及新型储运技术的开发,适时探索液氢、管道等高效储运示范,加快大规模、低成本、高效储运技术实现产业化;加注方面,鼓励油氢合建、站内制氢加氢一体化站等多元化建站模式,逐步完善省内加氢站网络布局。加快形成产业链各环节间可协同发展的商业模式,加快培育属地化龙头企业。
2.5  终端应用场景有待充分挖掘
目前,省内氢能终端应用推广主要集中在佛山、广州、深圳和中山地区且以公交车和物流车为主,通过政府财政买单的终端应用场景这种模式对新产业来说不可持续。一方面,在经济增长压力递增的情
况下,以高成本采购与运营氢燃料电池汽车加大地方财政压力;另一方面,车辆售价与电堆及系统成本脱钩现象逐步显现。最后,广东省在非交通领域的终端应用仍处探索阶段,单一的应用场景不利于技术进步和验证以及降低全产业链成本。
对此,建议扩大氢能应用场景。一是推动建设氢能产业示范区,创新体制机制、探索新商业化模式、先行先试前沿技术及装备;二是支持广东省燃料电池汽车示范城市项目,挖掘应用场景,拓展氢能在交通、储能、工业和建筑等领域的应用,探索在重型工程机械、轨道交通、船舶、无人机等领域示范应用。
3  广东省氢能产业“十四五”发展展望3.1  产业综合竞争力显著提升
氢能作为能源转型的重要组成部分在国内外已达成共识,当前我国氢能产业已进入提速发展阶段,“十四五”时期氢能产业发展将实现从量的积累到质的跃升。随着广东城市示范工作的启动,“十四五”广东省氢能产业将迎来前所未有的发展机遇。产业链集发展效应更加显著,产业链趋于完备且布局合理,区域协同发展格局基本形成并向纵深推进,佛山、广州、深圳、云浮、东莞等地将建成国内先进的氢能及燃料电池关键零部件及整车制造基地,带动省内氢能产业高质量发展。龙头企业竞争力显著提升,品牌效应凸显,助力产业提质增效。关键核心装备制造能力显著提升,电解水及天然气制氢、高压储运氢、膜电极、双极板、空压机、氢气循环泵、电堆、系统等装备制造业大力发展,形成可观
的产能规模,助推广东制造业高质量发展。预计“十四五”末,广东省氢能产业整体发展水平将迈上新台阶,燃料电池汽车示范城市建设取得显著成效,产业链成本大幅下降,产值规模破千亿元。
3.2  关键核心技术自主可控
广东省综合创新能力位居全国前列,并可高效整合港澳的科技创新资源,在推动氢能产业创新发展方面具备一定优势。广东省在氢能及燃料电池领域已有多年的技术积累,近年来持续加大技术和人才引进力度以及氢能研发机构培育力度,研发投入持续增长,创新动力不断增强,关键核心技术攻关已取得显著进步。“十四五”时期,随着广东城市示范任务顺利实施,有望打破各城市技术攻关力量分散、各自为战的现象,推动城市及企业间实现技术联合攻关,提升基础研究和关键共性技术攻关能力。加速推动电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、碳纸、空压机、氢气循环系统、陶瓷电解质片等关键材料和核心零部件技术创新迭代,实现新技术、新材料、新工艺的协同发展,助力我国氢能“卡脖子”技术快速国产化。其中,电堆、膜电极、双极板、催化剂等产品性能参数达到国际先进水平;适合多场景、多用途的燃料电池系统及整车性能大幅提升;可再生能源制氢、液氢、固态储氢、纯氢管道输氢、天然气掺氢、氢能分布式发电、掺氢燃气轮机、氢氨零碳燃烧等技术及产品不断创新;氢能检验检测与氢安全技术得到大力发展。
3.3  氢能供应体系趋于完备
“十四五”末,广东省氢能供应政策、标准法规趋于完善,技术、装备性能稳步提升,氢气供应成本显著下降,安全保障体系建设完备。结合广东省能源发展现状及基础设施建设情况,充分发挥各地资源优势,建成多元化氢源供给体系,保障广东省氢源的充分供给。广东城市示范为氢气资源整合提供了新的契机。优先拓展省内氢源供给,当前广东省氢源供给以工业副产氢为主,“十四五”时期,除工业副产氢外,着力推动天然气制氢以及海上风电电解水制氢快速发展,持续增加可再生氢供给比例;积极争取省外经济可行的氢源供给,以可再生氢为主,有利于提升广东省氢源供给中低碳氢及可再生氢的比例。储运方面,30MPa及以上压缩氢气储运、液氢储运、天然气掺氢管道等试点示范取得较大突破。超前布局加氢基础设施建设,加氢站建设审批及运营管理相关的政策法规标准持续完善,油气氢合建站、制氢加氢一体化站、大储量气氢/液氢加氢母站等多种建站模式并行发展,加氢站建设运营效率显著提升。
3.4  推广应用场景愈加丰富
到“十四五”末,通过广东燃料电池汽车示范应用城市建设,广东省燃料电池汽车推广数量大幅增长,有望突破万辆,应用场景更加丰富,除公交车和物流车外,在重卡物流运输、市政环卫、工程车、港口作业车、出租车以及公务用车等领域展开多点示范,积极创新商业模式,实现多种应用场景下的成功示范。随着燃料电池技术进步、氢源保障能力的提升以及产业基础持续夯实,广东省有望推动燃料电池汽车以外的其他氢能应用进入快速发展阶段,其中,船舶、叉车、无人机、备用电源、氢储能调
峰、SOFC分布式发电、掺氢燃机等将成功示范并具备规模化推广条件,绿氢耦合化工、炼油等传统工业发展取得显著示范成效。氢能在交通、工业、建筑、储能、5G、数据中心等多场景应用路径得到充分挖掘和示范验证。3.5  政策体系建设稳步推进
近年来,我国氢能产业政策体系持续完善,国家
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氢能产业发展规划也即将发布,对“十四五”及中长期氢能产业发展起到统筹引领作用。“双碳”背景下,氢能基于其可助力各行业深度脱碳的属性被赋予重要使命,并且已经纳入国家“双碳”政策体系。“十四五”时期,广东省积极探索完善碳氢协同发展相关的政策,充分体现绿氢对碳减排的贡献。广东省已出台氢能相关政策近30项,产业政策相对完善,未来将持续制定并完善有利于氢能制储运加用各环节高效协同安全发展的产业政策,探索可再生能源制氢、大规模集中制氢、制加氢一体化、30MPa及以上压缩氢气运输等政策法规及体制机制的突破,建设引领产业发展的标准规范,为产业可持续发展保驾护航。氢能的大规模发展,安全是前提,氢能安全保障及应急管理仍将是政策体系建设的重要内容。【作者简介】
王子缘(1990-),男,博士,任职于佛山环境与能源研究院,研究方向为氢能产业政策;赵吉诗(19 79-),男,博士,副研究员,任职于佛山环境与能源研究院,研究方向为氢能产业政策;龚娟
(1982-),女,博士,任职于佛山环境与能源研究院,研究方向为氢能产业及技术;戴先知(1980-),女,硕士,任职于佛山环境与能源研究院,研究方向为氢能产业及技术;曾玥(1997-),女,本科,任职于佛山环境与能源研究院,研究方向为氢能产业政策。