氢能发展前景广阔,国际氢能委员会预计,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求。目前,中国氢能发展政策处于频发期、氢能市场处于加速培育期、氢能企业处于转型窗口期、氢能技术处于爆发期、应用场景处于突破期。围绕国家“1+N”碳达峰碳中和政策体系,江苏正在推动构建“1+1+6+13”碳达峰碳中和政策体系,并把发展氢能产业作为13项保障政策之一。江苏氢能资源丰富,产业基础良好,加快培育氢能产业,对确保江苏省碳达峰目标如期实现,推动江苏高质量发展迈上新台阶,奋力谱写“强富美高”新江苏现代化建设新篇章具有重要意义。
一、江苏省氢能产业发展现状分析
(一)产业链结构较为完整,产业格局初步形成。江苏氢能产业链覆盖面较全,初步形成包括氢气制备、氢气储运、氢燃料电池及整车制造、加氢站建设运营、产品检测认证以及氢能应用等较为完整的氢能产业链条。江苏已成为国内重要的氢能产业聚集区,拥有一批处于产业链关键环节的知名企业及优势骨干企业,氢能产业链相关企业和机构超过300家,氢能产业规模超过200亿元。氢能产业发展格局初步形成,南京、苏州、无锡、常州、扬州、南通、盐城等地市氢能产业发展各具特色。
(二)创新生态体系逐步构建,核心技术取得突破。创新平台方面,拥有国家氢能源汽车研究检测公共服务平台、国家高端储能产品质量检验检测中心及江苏省车用氢燃料电池集成与应用技术工程研究中心等平台或机构。关键核心技术攻关方面,在高压储(输)氢设备轻量化技术、高效液氢制备与储运技术、车载供氢系统、大规模碱性电解槽、燃料电池电堆、低铂催化剂、长寿命质子交换膜、膜电极和双极板等关键材料和零部件以及动力系统集成等领域攻克了一系列关键核心技术。
(三)基础设施建设不断完善,示范应用稳步推进。基础设施方面,全省已建和在建加氢站超过20座,为氢能应用奠定了良好基础。示范应用方面,盐城大丰建成国内首个非并网风电电解水制氢示范工程,南通如皋开展光伏电解水制氢相关示范;全省累计投放氢燃料电池汽车300余辆,苏州、无锡、南通、盐城等城市率先开展氢燃料电池汽车示范应用,已开通多条燃料电池公交线路;苏州、常州、南通等城市开展氢燃料电池热电联供示范项目、移动通信基站氢燃料电池系统应用;常州投入运行首个大规模“氢能自行车系统”;苏州、南通等城市积极参与“燃料电池汽车示范应用上海城市群”建设。
(四)产业支持政策陆续出台,政策体系不断健全。《江苏省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标纲要》《江苏省“十四五”制造业高质量发展规划》明确把氢能作为重点发展领域,《江苏省“十四五”新能源汽车产业发展规划》明确支持氢燃料电池汽车产业发展和氢能供给体系建设,《江苏省氢燃料电池汽车产业发展行动规划》提出要建立完整的氢燃料电池汽车产业体系。江苏战略性新兴产业发展、碳达峰碳中和科技创新、工业和信息产业转型升级等专项资金均把氢能纳入支持范围。苏州、扬州、无锡、盐城等城市分别出台了支持氢能产业发展的相关政策文件,推进氢能产业发展。
二、江苏省氢能产业面临形势分析
(一)江苏实现“双碳”目标面临减排要求与转型挑战
江苏正处于转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻坚期。江苏是资源禀赋小省、能源消费大省,经济体量大、产业结构偏重、能源结构偏煤、资源对外依存度高,氢能是可再生能源高效利用的重要载体、抢占未来科技发展制高点的重要抓手、推动工业低碳转型的关键介质,发展氢能产业对推动江苏能源生产体系和消费体系绿色低碳转型、支撑实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。
(二)江苏氢能产业发展仍存在一些问题
产业技术水平与国际先进水平存在差距。近年来,江苏氢能产业发展提速,氢能技术与产业基础国内相对领先,但与国际先进水平相比仍有一定差距,部分领域存在技术瓶颈和短板,关键材料和核心技术仍依赖进口。例如,炭纸等关键材料的开发多处于实验室和样品阶段,催化剂、质子交换膜等关键材料仍以进口为主,大容量氢气压缩机、空气压缩机、氢气循环泵、70MPa碳纤维缠绕塑料内胆气瓶(IV型)等核心部件及其瓶口阀、减压器等关键零部件的技术储备还比较薄弱,尚未形成自主可控的产业链条,创新能力和技术水平有待提升。
商业化待破局。从制氢环节看,我省现有氢气来源主要以工业副产氢气为主,工业副产氢成本约0.8-1.3元/标立方,但受限于主产品产能,并存在质量不高、环保风险等问题;目前电解水制氢、可再生能源制氢成本较高,约3-4元/标立方,商业化应用尚不成熟。从储氢环节看,虽然各类储氢技术均取得较大进步,但储氢密度、安全性和储氢成本之间的平衡关系尚未解决,离大规模商业化应用还有距离;氢气运输成本仍较高,目前长管拖车气态输运成本约2元/公斤,槽罐车液态输运成本约12元/公斤。从用氢环节看,我省燃料电池成本约为8000元/千瓦,根据美国能源部公布的数据,国际指标为1295元/千瓦;氢燃料电池车运行成本约26元/百公里(使用煤制氢)、52元/百公里(使用可再生能源制氢),而电动车运行成本只有25元/百公里左右。当前推进氢能应用仍以地方政府引导为主,商业化模式未完全建立。
政策机制待完善。政策体系尚不完善,部分地区加氢设施建设管理缺少依据,一般采取“一事一议”方式推进加氢基础设施建设,加氢站建设、管理审批流程较长,需进一步完善氢能管理制度,规范氢能制备、储运和加注等环节建设管理程序,提升安全运营水平。氢能标准体系尚不完善,目前我国制修订氢能产业相关标准的速度明显加快,但总体上标准化的体系建设仍滞后于行业的发展,与国外相比存在差距,需要政府部门、科研机构、行业组织、企业多方共同推动,建立完善标准体系,进一步提升我国在氢能标准方面的国际话语权,促进氢能产业健康有序可持续发展。
三、江苏省氢能产业发展路径分析
(一)优化氢能产业发展布局,推动产业集群发展
打造氢能全产业链生态。聚焦氢能产业链关键环节,精准推进产业强链、补链、延链,打造自主可控、具有核心竞争力的氢能全产业链。提升氢能产业链优势环节,支持龙头企业做强做优做大,提升优势领域竞争力。瞄准氢能产业链薄弱环节、缺失环节,谋划一批具有带动作用的重大产业链项目,引进一批行业领军企业、顶尖团队。构建优质企业梯度培育格局,支撑氢能产业健康稳定发展。提升产业链智能化水平,支持企业建设智能车间、智能工厂。推动产业链数字化,促进数字与产业深度融合,全面提升氢能产业链供应链的融通协同水平。
打造氢能产业发展先导区。以产业园区为载体,以发展需求为导向,以技术突破为引领,以产业集聚为目标,立足产业基础和生态优势,着力集聚高端创新资源,营造一流营商环境,构建产业、创新、人才、资本、服务等多链合一的产业生态,建设一批引领示范带动作用强的省级氢能产业发展先导区。先行先试,探索氢能产业发展路径,加快形成可复制可推广的经验,引领带动全省氢能产业集群发展。
(二)构建氢能产业创新体系,实现高水平科技自立自强
搭建科技创新载体。大力推进氢能领域高水平科技创新平台建设,提升自主创新能力。鼓励省内企业、高校、科研院所共建氢能技术研究平台,整合优质创新资源,布局建设一批产业创新中心、工程研究中心、技术创新中心等氢能创新平台。构建高效协作创新网络,加强企业创新主体培育,健全大中小企业融通创新工作机制,组建一批大中小企业融通、产学研用协同的创新联合体,打造产学研用融合创新模式,支撑氢能关键技术开发和工程化应用。
推进关键核心技术攻关。充分发挥江苏科技创新资源集聚优势,大力实施氢能产业关键共性技术联合攻关。鼓励承接国家重点研发计划“氢能技术”等重点专项项目。加快科技成果转移转化,完善科研成果供需多向对接机制,建立氢能领域科技成果转移转化体系。推动氢能产业基础前沿和共性关键技术自主研发,促进技术的多元化与融合发展,推动核心技术与产品的自主可控。强化氢能产业创新人才集聚与培育,支持省属高校、职业(技工)院校设置氢能相关学科专业,加大氢能领域创新型、技能型人才培养力度。
强化知识产权保护力度。健全知识产权地方法规制度、管理体制机制,更高质量支撑产业发展。完善知识产权保护机制,更高水平促进营商环境优化。构建氢能产业专利联盟和专利池,凝聚氢能产业发展的同心力。优化知识产权运营运行机制,更高效益实现创新成果价值。打造知识产权服务生态,更高标准满足创新主体需求。营造知识产权人文环境,更高品质打造人才培养高地。
(三)完善氢能基础设施,夯实产业发展基础
构建多元制氢体系。结合江苏资源禀赋特点和产业布局,因地制宜布局制氢设施。优先利用工业副产氢,在工业副产氢丰富地区,有序开展工业副产氢提纯。鼓励发展可再生能源制氢,在可再生能源资源丰富地区,推动海上风电、光伏制氢试点示范项目建设,探索开展滩涂光伏发电制氢、生物质制氢试点示范。积极探索新型绿氢制取方式,丰富氢气获取途径。
构建氢储运体系。有效提升高压气态储运商业化水平,加快推动低温液氢储运产业化应用,探索发展有机液态储运、固态介质储运等储氢方式。拓展氢气运输渠道,开展掺氢天然气管道试点示范,探索发展城市供氢管网,探索海上氢气运输方式,破解规模化运氢难题。积极研究探索“西氢东送”和“海氢陆送”的可行路径。
构建加氢网络。以功能集成化、资源集约化、运行商业化为原则,建设规模适度超前、设施先进、智能高效、安全可靠的加氢网络。优先利用现有加油(气)站场地改扩建加氢设施,积极探索加氢/加油(气)、加氢/充电合建站、制储加一体化加氢站等模式。依托较为发达的高速公路网络,在有条件的服务区布局建设加氢站,为氢能推广应用创造良好条件。
(四)拓展氢能应用场景,支撑碳达峰碳中和目标实现
交通领域。加快推进车辆领域示范应用,拓展氢燃料电池公交车、客车等市场空间,开设城际氢燃料电池客车运行示范线路;推广氢燃料电池重型车辆应用;推进氢燃料电池物流车市场化应用;探索开展氢能轨道车辆示范应用。积极探索船舶领域示范应用,推动氢能船舶在长江及内河的示范应用。探索航空领域示范应用,推动氢能在飞行器、航空器等领域的科技示范。
能源领域。积极开展发电领域示范应用,鼓励省内有条件的燃气发电企业实施掺氢燃烧改造,推动燃机掺氢示范项目建设;在园区、社区、学校、岛屿等场景,开展氢燃料电池分布式冷热电示范应用;在通信基站、数据中心、医院等场景,开展氢能应急电源示范应用。有序开展储能领域示范应用,推动氢能在源网荷储一体化和多能互补等领域综合示范应用,在可再生能源消纳、电网调峰等场景,开展“风光发电+氢储能”一体化应用,探索开展地下盐穴储氢示范应用。
工业领域。推进钢铁、冶金行业氢能替代,鼓励省内钢铁、冶金企业探索开展氢冶金示范应用,探索钢铁、冶金行业实现深度降碳的可行路径。推进化工行业氢能替代,针对石油化工、煤化工等高碳排放化工生产流程,鼓励化工企业加大氢能替代化石能源力度。推进建材、水泥行业氢能替代,鼓励省内建材、水泥企业探索开展煅烧流程氢能应用,开展低碳工业流程再造示范工程。
(五)构建氢能产业服务体系,助力产业高质量发展
搭建公共服务平台。围绕氢能产业发展共性需求,鼓励科研机构、高等院校、企事业单位建设氢能标准研究、检测认证和运营监测等产业服务平台,提升综合服务能力。谋划布局氢能产品检测认证平台,高水平建设氢燃料电池材料、电堆、动力系统、整车及关键零部件成套测试认证平台,形成检测认证服务和测试装备供应体系。
加大政策支持力度。优化氢能项目管理审批流程,建立氢能制备、检测服务、加氢基础设施等项目审批“绿色通道”,积极破解氢能项目在选址、立项、审批、运营等方面的制度瓶颈。充分发挥各级专项资金支持作用,加大对氢能产业扶持力度。积极引导社会资本通过产业基金等形式参与氢能产业发展。研究出台有利于氢能技术创新、项目孵化和应用场景拓展相关的财税政策。
四、结束语
本文从氢能产业布局、产业创新、基础设施、应用场景、服务体系等方面,对江苏省培育及发展氢能产业的路径进行了研究,并提出了具体建议。
总之,在“双碳”目标背景下,江苏省氢能产业发展面临新机遇新挑战,政府和企业应共同努力,推动氢能产业的培育和发展,为实现“双碳”目标作出贡献。
作者:刘荣峰,江苏省工程咨询中心有限公司能源部副主任,高级工程师、江苏省注册咨询专家、国家注册咨询工程师(投资)。主要研究方向:新能源、氢能、储能、新型电力等。兼任江苏省可再生能源行业协会“双碳”专业委员会副主任、江苏省发改委、工信厅专家库成员、江苏省新型电力(智能电网)装备集群专家库成员。获得省级及以上优秀咨询成果奖10余项。