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日期:2019-11-03

  9月11日-14日,由国务院国资委、工业和信息化部及广州市人民政府等相关部门做指导,中国机械工业集团有限公司、中国机械国际合作股份有限公司主办的第四届广州国际新能源、节能及智能汽车展览会在广州保利世贸博展览馆举办。

  期间,由车云网和中国机械国际合作股份有限公司举办,电动邦联合主办的“新生态新势能——2019新能源汽车大会”于9月12日-13日在广州保利世贸博览馆三层举行。本次大会以”新生态 新势能”为主题,邀请业内重量级专家及企业大咖参会,将围绕”后补贴时代的新能源汽车生存之道”、“智能充电的大赛道”、“新能源的氢趋势”等话题分三场进行讨论,共同探讨新生态下新能源汽车的未来发展之道。

  论坛期间,清华大学能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江以“氢能发展与零排放交通”为主题发表了演讲,以下为演讲实录。

  大家好。氢能在我们共同能源转型中可能占有非常重要的位置,所以我们今天探讨零排放交通与氢能的问题。

  首先说一下宏观背景情况,2015年的巴黎协定习主席也参加了,这个协定说在本世纪下半叶要把地球温度上升控制在2度以内,争取控制在1.5度内,需要在本世纪下半叶实现全球温室气体排放净零,中间特别提出1.5度目标,以前没有做过特别研究,所以又委托IPCC用三年时间,去年(2018年)10月份在韩国仁川发布了《IPCC全球升温1.5度特别报告》。

  报告说要实现1.5度目标,就要在土地、能源、工业、城市、建筑、交通和城市方面进行“快速而深远的”转型。

  具体而言,到2030年,全球二氧化碳排放量比2010年水平下降约45%,到2050年左右达到“净零”排放。中国目前二氧化碳排放量每年还是有所增加,政府承诺2030年左右,碳排放达到峰值然后减少。

  基于这个报告希望的,2030年减排45%,相差甚远。7月份我去英国考察了解到,英国政府受到这个《报告》后,马上组成委员会出一个应对策略,经过几个月时间,五月上旬委员会提交一个材料,应对策略是2018年英国曾经有一个气侯变化法,明确在2050年比1990年减排80%,这一次政府意见是要提高减排力度,2050年比1990年减排100%,议会很快通过了决议。

  英国各界、各党派的与会代表对温室气体、气侯变化、环保问题高度重视,现在英国法律已经通过了,6月27日生效,英国国家电网也发布了研究报告,决定到2025年使电力系统具备接纳100%零碳电力系统的能力。 全国减排力度中,交通需要在里面承担更重要的角色,英国煤电大幅度减少,使电力行业不再是二氧化碳排放最大来源,而是交通。

  德国电力系统转型中,风电和光伏都在德国能源中占到相当大的比重,特别是4月30日这一天。丹麦风电很多时候风电会超过全国风电负荷。

  从能源系统的角度,风电、光伏可再生能源资源总量不成问题,目前来看价格也不成问题,因为光伏基本上平价。现在要考虑的是电力系统有大量的风电光伏波动性能源,系统的灵活性谁来提供?因为电力系统需要平衡,未来电力系统灵活性挖掘、管理、调度和交易。我们通过电力系统提供灵活性、热力系统提供灵活性,交通系统提供灵活性,需求侧提供灵活性。交通系统提供灵活性,其中有一个情况,比如说以电动汽车为例,我们希望未来电动汽车在中午12点光伏发电的时候去充电,这样可以解决一部分电力系统的矛盾,我们也很希望氢能汽车在这个系统中扮演更重要的角色。

  我们可以通过电力系统、风电光伏、太阳能,未来的能源系统全部是可再生能源,波动性光伏可以直接用于电力系统,电动汽车可以扮演这样的角色,同时我们希望电制燃料起到灵活性角色,未来中国光伏会越来越多,或者凌晨风电越来越多。中午的光伏或者晚上风电过剩的时候,用电制氢气,或者把氢气直接用于交通系统,或者把氢气储存起来,再把它变成甲烷,甲烷再进入天然气管道,未来100%可再生能源系统,包括交通系统基本上是可以的,但是成本的问题,还需要考虑。

  瑞典氢能发展比较有特色,有一个示范项目是谢莱夫特奥,夏天太阳很长,冬日的时候早晨9点35分才出太阳,下午1点27分,太阳就落山了,光照特别少,这样造成非常严重的问题,这个地方的光伏在冬天的时候只有夏天1/17,在广州冬天和夏天差别很小,但是在瑞典差别非常大,也就意味着冬天三个月光伏几乎不发电,不发电要用光伏获得能源怎么办?他们正在建设利用太阳能供暖的房屋,如果这里可以实现,地球上哪一个地方不能实现?他们用太阳能光伏+氢能组合来实现。氢能作用是跨季节储能,把夏天的能源储藏到冬天使用,显示的是储能的功率大小和储能时间长短的表格,电动汽车的电池规模相对比较小,因为没法做得很大,成本太高。相对而言储能规模可以做得大,但是没有办法跨季节,既可以很大又可以跨季节,目前氢能是非常重要的形式,在加拿大、挪威、瑞典这样的国家,发展氢能首要原因是氢能具备大规模跨界储能的能力。

  日本的氢能发展,电解水制氢,如果有地震的时候人们到广场上用燃料电池供暖,这是灾备系统。

  松下公司提供的氢燃料电池,功率很小,高1.6米,装在户外。现在日本有27万户左右的户用燃料电池,以天然气制氢供暖。这个东西很贵,大概19万人民币,因为电费并不多,为什么要用这么贵的氢燃料电池。我跟日本人打交道感觉出来,可能有一部分因素是因为灾备,一旦发生地震,用能源可以供应,这样价格就不是因为供电的问题,而是灾备问题,这一点和中国的思维有很大的差别。

  在日本东京城里的燃料电池加氢站,中间是亚洲开发银行能源首席总监,这是原来国际能源署的陈总,我们三人去考察,有两辆出租车去加氢,液体加氢站,把零下200多液氢升温到零下40多度,现场看着很流畅,几分钟时间全部弄好。

  这是我在瑞典去年考察的一个项目,位置是在哥德堡北纬57度的地方,我们去拜访了哥德堡零能耗建筑,建筑面积500平米。屋顶上中间三排是太阳能制热板,两边是光伏,南立面也是光伏,西立面也装了光伏,一共装了24.5千瓦的光伏,用光伏和光热满足500平米建筑的电、热和交通的全部需求。热系统使用热水罐,一个低温、一个高温热水罐。电系统有5千瓦的燃料电池,逻辑是在夏天的时候,白天光伏发电给建筑使用,多的电存电池里面,电池晚上给建筑供电,电池充满后,就启动电解水制氢装置,把氢气储存起来,冬天再用氢气给燃料电池供电。这是制氢装置、管道和氢瓶,氢瓶不能放在地下室,放在院子另一个小屋里面,到冬天就可以利用。房子500平米,有两辆雷诺的电动汽车,用得不多,老头已经70多岁了,夫妻俩在这儿住。有1500千瓦时电太阳能制氢,冬天用2200立方米用于冬季为房屋供应和供电,800立方米剩余氢可用于计划氢燃料电池汽车。这是24.5千瓦光伏,500平米房子,每小时2立方最大制氢能力,300帕的压力。这是一位70岁老头修了一套房子送给老婆的礼物,房子修好后,很多人来参观,大家很感兴趣,说能不能给我们搞一个?如果老头找一个人投资成立公司,给大家提供解决方案,解决方案的名字叫RE8760,一年365天,8760小时都是用可再生能源。

  还有PowerCell项目,20多公斤氢能量电池可以很轻松拿起来,除了上面两个房子之外,第三个项目我也考察了。

  瑞典当地政府在PowerCell公司做的加氢站,这是我8月份刚去考察的,位置是瑞典的玛丽斯塔德市,他们在这儿建了全球第一个光伏加氢站,而且无人值守,体积特别小,大概加氢站也就一个集装箱的位置,这是制氢装置,这是来源、光伏。我数了一下板子,大概200多千瓦的体量,位置就是在一个环岛的角上,因为瑞典这些地方,没有收费站,所以高速路很容易下来,离高速路很近的位置有一个环岛,环岛四周就是麦当劳、加油站,对对角的麦当劳,还有几个充电桩,这个城市提出要建电动城市,大巴车改为电动的,居民也可以用电动车,再做一个无轨充电公路,这是欧盟项目的一部分,可以让欧盟的电动车畅通整个欧洲。光伏加氢站可以避免大规模场地运输,带来的一系列成本问题和安全风险问题,当然需要合适的空间,瑞典我感觉200千瓦比较容易,在中国如果在加氢站高于200千瓦可能有一点紧张。

  这是我5月1日在大同看到的,大同要搞新能源加氢站,今年五一干成了。这是制氢加氢一体站,用电网电电解水制氢,不液化,与玛丽斯塔德相比,它的装备比较大,加压系统占比较大的地方,技术路线有很大的差别,因为我不懂技术,也不知道什么情况,但是明显感觉在占地上有很大差别。大同也有几十辆氢能车也开始跑了。

  交通系统中,船舶是比较重要的点,长江上有2千公里的航道,长江货运量相当于全国铁路货运量2/3,现在长江污染很严重,用氢油燃烧,空气污染很严重,油漏到长江里面去造成污染。船舶有发动机,噪声污染很严重。

  现在习总书记提出长江大保护,www.94779.com!航用能源问题是很大的问题,怎么把航用能源改为清洁系统,长江上游大量水电站。长江流域船舶二氧化碳排放量为21万吨,一氧化碳为9.4万吨,碳氢化合物为2.5万吨,氮氧化物为18.9万吨,金属离子为1.5万吨,占全国内陆河流排放量的56%,长江上游水电站“弃水”现象严重,2017年四川省放水电量约为139.96亿千瓦时。如果在中下游港口可以建一些光伏加氢站,可以对长江航用有比较好的解决。

  我们再说一下技术的思考,船舶体积比较大,在船上做氢能源电池工艺难度比车辆稍微好一点,希望各位专家提出一些建议和思考。挪威在这方面已经加速了,挪威的峡湾是非常美丽的景观,为了保护峡湾,挪威宣布峡湾所有船舶必须改成零排放,用电还是用生物燃油和氢燃料电池,目前在电和氢燃料电池挪威受到更大的支持。去年9月份挪威汽车销量中,50%以上来自电动汽车,政府政策很多,一个是燃油很贵,挪威汽油价格比中国高80%,燃油很贵。而且大城市收取拥堵费,停车位燃油车也贵过电动车,大家发现新买车,买电动汽车虽然贵一点,但是比燃油汽车划算,所以大量人换成电动汽车。挪威电动交通和氢燃料电池交通,零碳交通技术路线基本上浮现出来了,因为他们本来都是氢力电力,没有燃煤电场也没有核电,96%来自水电。

  中船重工提供的资料,研究的全国船舶燃料电池系统,这是中船重工做的项目,380千瓦时,75千瓦燃料电池的船舶,长江上游很多船舶,各种各样的船舶,其中有一些船舶我们认为具备条件先行一步,在座各位也可以研究一下这个机遇。

  目前氢燃料电池车有补贴,船没有补贴,所以你们想做的我们一起研究一下,怎么把相关政策建议定到决策部门,给船舶增加一些补贴和相关的推动力度。

  中船重工提出一个建议,他们用液体储氢,这也是可行的选择,但是工艺成熟度和成本上有待考察,远没有到马上规模化的地位。我们测算的弃水情景分析,大概是16%的水平,在长江上,或者用LNG的发动机,或者掺30%氢的燃气轮机发电,或者纯氢燃料,如果把长江的问题解决了,珠江的问题也应该可以解决。水域问题解决了,沿线加氢站建设可以带动燃料电池汽车的推广,我们的交通船舶、陆上车辆协同,共同推动零碳交通建设,这是很美好的主意。

  这是我们对长江航运实行污染物排放总量控制,并纳入碳排放市场。这是我的一些思考,我个人认为在乘用车领域,还是要以电动汽车为主,氢燃料电池汽车可以发展,但是估计短时间内很难挑战电动汽车主体地位,目前中国电动汽车主要是煤电,减排效果当然就不好了,所以以后还是要在电源方面想办法,把煤电干掉,用更多清洁燃料。

  无人驾驶技术、还有汽车共享技术,三项技术会重塑交通系统,因为公路与光伏技术结合,将推动交通系统走向零碳排放。大货车有可能采用以氢燃料电池为主,电动汽车为辅的方案。电气化公路与无轨电动货车,无舷充电等技术组合可以使货物车间大幅降低对燃料的依赖。铁路已经全部电动化,铁路与光伏的结合有助于铁路使用更低碳的电力。

  现在交通系统中,很大的挑战是航空燃料,飞机用什么燃料的问题,这个难度很大,中短期需要提供生物燃油的比重,生物燃油从哪里来?中国地沟油是一个庞大的来源。

  下一步氢燃料电池飞机上的应用中长期来看前景是可以预期的,因为火箭早就用氢能了。从中长期来看,飞机能源系统突破性创新或者交通技术巨大变革,比如说时速1200公里的超级铁路,可能对我们交通系统带来巨大的变化,现在飞欧洲10小时,飞美国十几小时压力非常巨大。

  这是我今天5月份的一次考察,带着两辆电动汽车,蔚来ES8、北汽EU5,跑了六省,实测结果认为中国电动汽车已经具备长途行动的能力。下一部我们希望在更多省份,乃至到欧洲、美国共同测试电动汽车创新能力,如果你们有氢燃料电池车,也希望合适的时候敢于给我提供一辆测试一下。

  我们不断实践、不断推动创新,用你们的创新再推动我们的实践,我相信我们在不久的将来,一定能实现交通系统的零碳化。欢迎大家关注清华大学能源转型社会发展研究中心。