中國工程院院士彭蘇萍：中國氫能源與燃料電池發展戰略及研究
中國工程院院士彭蘇萍主旨發言：中國氫能源與燃料電池發展戰略及研究
8月25日，由中國電池工業協會、電池中國網聯合主辦的“2023氫能與燃料電池技術及應用國際峰會”在中國上海隆重舉行。中國電池工業協會理事長劉寶生、中國工程院院士彭蘇萍、中國科學院院士孫世剛、上海市嘉定區副區長李峰等出席峰會，來自行業主管部門、高校、科研機構和產業鏈知名企業，以及外賓代表共300余人與會。
中國工程院院士彭蘇萍在會上作題為《中國氫能源與燃料電池發展戰略研究》的主旨發言。
以下是發言內容實錄，未經嘉賓審閱：
彭蘇萍：尊敬的各位領導、嘉賓，這個項目是工程院長期定下來關于氫能和燃料電池，現在氫能全國上下一片熱，但是我跟大家講氫能的問題著實跟中國的能源和世界的能源走向是一致的，因為我們國家和世界上在目前為止都是希望少用化石能源、多用可再生能源，但是可再生能源發展過程中就有一個消納的問題，還有規模化的運用。
化石能源在我們中國的結構里面，目前可再生能源除了水之外，中國實際上可再生能源在一次能源結構里面還不到8%。按照我們雙碳目標2030年碳達峰、2060年碳中和，我們有長期艱巨的任務，這個里面戰略目標就是可再生能源如何做到規模化，化石能源如何做到低碳化，可再生能源規模化大家都理解，可再生能源發展過程中剛才講了消納的問題，化石能源如果低碳化實際上就是加氫減碳的過程。
從我們人類發展過程中，我們的祖先生火用材，然后18世紀末期發明了蒸汽機，煤就得到了廣泛的應用。到了上個世紀40年代發明了內燃機（燃氣動機），油氣得到了廣泛的應用。現在講氫能源實際上是我們轉化的方式發生變化，我們的燃料電池作用越來越凸現，燃料電池發現方式就從蒸汽機、內燃機通過燒推動的方式已經改變了，因為這個過程實際上是物理發電，到氫大規模利用的過程里面，實際上是因為加熱粒子產生了放電作用，實際上是一個化學發電的過程。
所以現在我們有很多的同志關于氫能又提出另外一個方式，我們把制氫完了之后燒。如果是直接燒不是我們氫能源主要的工作目標，因為氫是二次能源，本身制氫過程中耗能，再去燒的過程不是我們十分提倡的，我跟大家講的兩個方式，關于氫的方面。
第二個中國為什么要搞氫能，大家知道現在世界上都有八十幾個國家紛紛治理了氫能的發展規劃，因為跟我們中國的能源結構有關系，我們煤比較多，油氣和非化石能源目前，有的同志就說我們現在非化石能源、可再生能源占的比例很大，可以有主要，是主要的。我們發展了25年，我們除了水之外的可再生能源是8%，不是我們不搞，我們現在是世界上最大的可再生能源的生產國和消費國，但是跟我們中國經濟還起不到關鍵的支撐。
中國的能源發展要走兩條路，為什么先提出來化石能源做的低碳化變成我們主要的任務？主要是二氧化碳的問題是折磨我們這些國家很長時間了，實際上首先歐洲并不是折騰中國是折騰美國，20年以前中國還進不了他的法眼，是美國。但是美國液燃氣發展之后，2010年提出了清潔電力生產法，就提出來每千瓦升的發電二氧化碳的排放637克，我們的標煤就是210克。
大家知道十二五期間中國的電場的發電實際上是330克，我們希望十三五期間變成310克，210克是天然氣。
如果美國一響應，我們中國現在以煤為主的發電方式就受到非常大的掣肘。我們現在最好的上海微高橋是270克，想一下大多數都是310克左右。俄烏戰爭之后，有的同志也跟我講，我們能不能喊口號但是不做，不做不行，因為今后世界的貿易要帶著生產產品的能源，現在大家為什么喊綠色能源可再生能源，就在這個問題二氧化碳指標的限制，歐洲先喊，現在美國也在響應，兩個一框起來中國是沒有路子可退的。
在2009年哥本哈根會議上，當時***總理講，我們總量很大，但是平均到每個人我們還是比較少的，現在告訴大家我們中國的人均能源的占有量超過了世界的水平，2019年就超過了，二氧化碳排放總量新增70%出在中國，所以中國是沒有退路的一定要做。
習近平總書記說，我們雙碳的問題是我們自己要做的事，我的理解是這個方面。我們怎么去做我就不講這些道理的東西，所以中國發展氫能的目標，一是如何把可再生能源做到規模化或者調峰調輔消納的問題，二是如何把煤炭等高碳能源低碳化的問題。所以中國發展氫能源，我認為主要是如何改善中國的能源品質，跟其他的國家不一樣。
世界上不缺氫，但是真正現在世界和中國引導交通作為能源的氫0.1%，我現在為什么要講這個數字，因為我們現在輿論喊綠氫，綠氫就是電氫，成本比其他氫要貴得多，所以大家知道1990年克林頓在美國提出氫能規劃的時候，為什么推不下去。因為氫能變成一個貴族能源，一般人用不起，我們國家也要盡量避免走這條路，這是氫能的過程，因為0.1的過程里面我們99%都是用在精細化工和合成肥料，所以我們今后要走產業化道路的時候，我們還是根據不同氫的用途，再走自己的路子，我們中國是煤制氫為主，歐洲和美國是天燃氣制氫。
這個里面煤和天燃氣制氫過程中是二氧化碳的排放，還是降不下來，但是從去年和前年開始，中國的大型煤化工和石油化工都在建CCS工程，以前我們做研究的過程在早期我們認為2035年以后中國才大規模建立。我告訴大家，我們中國在經濟發展過程中二氧化碳的問題，現在CCS工程7個，世界上最大的CCS工程都在中國大規模建設。
因為國家碳的指標已經壓到各界地方政府，所以大家從去年前年開始，我們為什么制氫熱起來了，現在我們堿性電解槽制氫還有質子膜制氫，我們現在講物理氧化物，我做完這個報告到另外一個地方做，另外一個報告關于物理氧化物制氫。
我昨天到上海物理研究所，堿性電解槽制氫用電量實際上超過了4.5度，平均4.8度，我們固體氧化物電解槽制氫，基本上目標是控制在3.1到3.2度，所以把用電量大幅度降低，這是我們如何做到低成本高效率制氫，世界最大的化工制氫工程Topsoe，世界上兩個做固體氧化物的德國的Sunfire和美國Bloom Energy，都在除了以前發電方式開始，轉向物理氧化物制氫的路子。
儲運氫的方式主要是壓縮氣體，以前我們還提出35兆帕，新發展的根據北京的冬奧會運行我們調查的結果，今后的目標還是70兆帕、35兆帕給人的心態符合不了，等不。所以今后要發展，下次發展大家還是由35兆帕開始。
電池應該是5年以前，在我們中國講電池很多人認為就是質子膜電池，因為跟汽車關系比較大，我們包括上海同濟大學在這個方面推的燃料電池發展過程中著實上車的問題，現在很多框，大家也慢慢知道物理氧化物發電和物理氧化物制氫現在熱起來了。
質子膜燃料電池工作溫度比較低80多度，啟動快，做交通比較方便，固體氧化物燃料電池工作溫度一般是700度到800度，啟動慢但是工作效率要高，現在世界上一次發電效率超過了60%，我們課題組剛完成的國家正在研發計劃，我們是帶來二氧化碳普及的，我們做到了52%。
二氧化碳普及實際上如果再加一個二氧化碳普及電力的成本，7%-9%的時候我們也將近60%，實際上我跟大家講正么這個路子是可以走下去了，并不是說我們是做得最好的。所以今后固體氧化物燃料電池不要硬純氫，要粗氫、天燃氣等可以，所以今后這個方面在分布式或者固定式發電方面，今后有它的作用。
物體氧化物燃料電池現在的發電方式發生了改變，它擺到了一些公共綠地里面不占地方，不像我們現在建一個發電廠要圈出來，建設高樓，不燃燒不產生PM2.5。到過美國硅谷的，到了公共綠地里面，很多不知道這是發電場，這就是新的發電方式，跟人可以無間隔的親近，這是我們做的模式，剛才講了我們是做了一個兆瓦的熱供500千瓦的發電做了示范，現在國家能源國家實驗室把我們團隊已經引進去了，我們希望在不遠的將來我們做出10個兆瓦的裝置。第一個做分布式發電，第二個做集成式發電，這個已經通過科技部的驗收。
關于氫的問題，我跟大家講純氫安全性的問題，不是中國沒解決，世界上也沒解決。所以2016年美國、日本、澳大利亞提出氫能2.0的問題，大家知道我在這個地方改過兩次，2.0是綠氨和綠色甲醇。中東的油國就希望有綠色甲醇，機械部的老部長找到我說，你要支持我搞綠色甲醇，把它推動起來，因為我們國家甲醇的問題20年已經講過，后來因為我們其他方面的關系一直壓制住到了現在又爆發出來了，綠氨和綠色甲醇在寧夏、福州都紛紛提出了聯合體推進。
管道摻氫不怕，我就跟大家講，上個世紀80年代我們國家推廣大中城市的燃氣化的問題，我們是做了很多人造煤氣，實際上里面含氫量達到30%以上，我們的管道現在還是安全的，只不過當時的煤焦爐把我們的煤氣灶堵眼過程，現在我們慢慢的這個方面都掌握了，所以摻氫的問題就是根據我的判斷不是很大的，我們做過一些實驗肯定馬上能實施規劃，儲氫的問題除了安徽的六安做了一個兆瓦。
我們存在的問題主要是生產成本，燃料電池的生產比較高，卡脖子工程。我們系統集成才慢慢掌握，但是這三年我今年一年跑了很多的企業，我自己是做固體氧化物的，但是質子膜是我去做的，應該是有進步的。我們前不久開了內部的座談會，我們跟氫能產業、燃料電池產業的判斷，現在死不掉。因為我們當時一直擔心新冠肺炎影響，當時做了很多產業鏈斷的問題，我們也在擔心這個，第一個哪個企業說不干，后面的企業現在都做。第二個哪個人不干，后面的人也在慢慢的，已經形成了初步競爭的模式。2010年左右電動車的味道差不多，現在就是這么一個契機，所以大家關于氫的方面，希望大家還是要有信心的。
大家提出的煤制氫是非氫，把二氧化碳問題解決來了就是藍氫，藍氫在世界上是可以交易的。
剛才講了我們現在質子膜，像我們有一些電極、碳質做得比較好，但是我們的膜跟國外的膜有差距，我們還要攻關。所以我們做質子膜的燃料電池過程里面，前幾年基本上給國外打工。固體氧化物燃料電池我們走得比較慢，剛才講了還沒形成市場，但是技術我們是自己掌握的，現在我們國家就是怎么提升燃料電池產業的發展。
2019年7月份，我在工程院開座談會，準備開60多個人了，來了783人，把工程院所有的會議室和禮堂都占滿了。當時國家對氫能沒有做明顯的表達，來了18個部級干部。到了2019年10月份，中央一句話氫能源是今后未來能源的重要補充，先給大家穩定。
去年國家能源局關于2035的場景規劃關于氫能已經做出規劃來了，提出氫能源是中國未來能源的重要組成部分。所以我們從政策產業慢慢都在治理，國家能源局局長張建華同志隔三差五都要講氫能的問題，他經常講就說明已經在國家的決策層面已經把它重視起來了。
那么我們怎么做，剛才政策引導我們現在在積極做，技術為本，我們現在比質子膜燃料電池這個方面，我們分工程的板塊不斷的產業鏈哪些地方我們在做比較，去年開燃料電池的會議，我們就提出了兩個包括昨天我一下飛機為什么到上海物理研究所，因為他們也是在多個院所研究的問題。我們現在也是想聯合全國的力量做分工，做其他方面的東西，我們提出兩個質子膜燃料電池，除了我們產業鏈的技術也做好之后，記住我們工作溫度80度是有問題的，要是定4個9和5個9，我們現在提出來能不能定到130度，130度左右氫只要1個9，1個9和4個9成本是大幅度下降的。
第二個，我們固體氧化物燃料電池現在如何參與到燃料電池的發展過程，一個大幅度的降價，現在一個千瓦時，我們現在制造成本平均6萬，我們質子膜燃料電池是幾千，我就跟固體氧化物講，再不降價玩都不跟你玩，所以這個里面有很多的科技人員和我們的科技力量怎么去攻關的問題。
區域協同2020年大家知道，國家工信部已經對京津冀、長三角、大灣區以及以武漢為中心的中部經濟帶開展燃料電池車的補貼計劃，現在我們不能像電動車那樣。
第二，后面又以山東省為基礎做氫進萬家的一個試點發行，穩妥的去推進，包括我們吉林也希望做示范，吉林地區的經濟不足以在這個方面做支撐，這個里面對氫的發展是要大量的資金注入的。
所以我們就提出2025年如何找到正在引導和局部的示范，剛才講了有4個計劃，2035年以前我們希望我們的技術來逐步的成熟，我剛才跟大家講我們現在墨電極，我們的碳紙，有很多我看過的技術這幾年在上行，所以我們有信心中國按照目前的發展趨勢，我們做的規劃是能完成的。
我們剛才講的新能源，包括上海物理應用研究所都提出了做兆瓦級的，所以這個信息也是很大的，所以這個方面大家摸到了一些道道，我們認為在2050年以前我們的氫能或者燃料電池確實是能夠為中國的雙碳目標做出自己的貢獻。
怎么搞，質子膜我們希望2050年以前它的服務年限要超過4萬個小時，大家知道“十三五”期間我們還是5000小時，電制造的成本300塊錢，如果達到這個我們燃料電池今后怎么變成關鍵技術。
固體氧化物燃料電池，我們希望制造每千瓦時，我們希望降到1000塊錢左右，因為燃煤電廠目前一個千瓦時的制造成本1600塊錢，工作的年限10萬個小時，10萬個小時對我們燃煤的服務年限它是8萬個小時，我們是10萬個小時，就是要為我們替代做好準備。
但是我們告訴大家，我們現在有信心，我們現在做到2萬個小時，我們認為是有把握的，“十四五”期間替換的過程中，我們是有信心的。因為固體氧化物大家知道它是陶瓷膜，質子膜是有機膜。
我就講四個硬場景怎么去搞：
第一，跟可再生能源要結合在一起，我們現在可再生能源消納的問題，要通過燃料電池或者固體氧化物等制氫的過程把它消納掉，或者說把它調峰，用天然氣去調峰，這是第一個過程我們要做的。
第二，跟中國的石油化工煤化工結合起來，因為中國的可再生能源或石油化工實際上在西部比較多，我們長距的運氫是發不來的，就地消納這是我們做的第二個，主要是在新疆、寧夏化工基地，榆林化工基地，還有阿爾卑斯化工基地，以及烏海的5個基地，這是我們消納氫能的就地消納，這是我們做的第二個模式。
第三，正卡，我們這里講了因為關于燃料電池進汽車行業里面，有很多的博弈，到底走不走乘用車的問題，你們今天有很多搞電力電池的，國家補貼了20多年，你現在又把它消掉，都是國家的資產，但是重卡沒有爭議。現在我們認為重卡可以新增年2000-5000億元的制造產業鏈。
第四，船舶，有軍事的，有商用的，這個方面的需求很大，今天早上我跟李司長有個交流，軍方實際上比民用的還要更厲害，民用的一個是油船，第二個萬噸級以上的，我們認為這4個方面是我們經過了消納的主要場所，除了現在的汽車之外，汽車里面的乘用車還沒有真正算下來。因為現在都認為燃料電池車作為乘用車，成本還是比較高。
實際上剛才講了除了頂層設計、標準安全體系之外，這個資金鏈是我們國家目前供出來，現在外面喊的多，做的少，資金的進入比較少，去年在新冠會議期間，國務院專門讓我跟銀行家講了半個小時，他們一個人講7分鐘，要我講半個小時，就說明一個導向，金融資本怎么進燃料電池，還有國有資本、央企的進入。
今天上午我們看到付總裁他們都來了，央企都在慢慢的進來，還要建立起氫能的基礎設施或長期攻關的一個機制。
我講完了，謝謝。
（以上為演講內容記錄，嘉賓未審閱）
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