前言：必須在大背景下看氫能，定位氫能,。氫能是未來在可再生能源背景下的兩個主要能源載體之一,，另一個是電能。當(dāng)然,，筆者認(rèn)為電能還是能源主體,，氫能不可能超過電能。現(xiàn)在有人談氫能,，往往把氫能和石油,、天然氣、煤炭并列,，筆者認(rèn)為這種談法不妥,，因?yàn)闅淠苤皇且粋€能源載體，屬于二次能源,，不是一次能源,。在這個前提下，氫燃料電池目前的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)是什么,？

發(fā)展新能源和新能源汽車是大勢所趨

從能源的交通發(fā)展趨勢看,，電動化、低碳化、智能化是大勢所趨,。

1.電動化是動力革命

電動化是動力革命,，但不是能源源頭革命。油電混合動力汽車,、純電動汽車,、氫能燃料電池汽車都屬于電動化。動力革命目前正在推進(jìn),，而且技術(shù)逐步趨于成熟,。比如，近10年內(nèi)純電動汽車鋰離子電池性能提高2倍以上,、成本降低80％以上,，這就是一場電池革命。中國抓住了這個機(jī)遇,，如果沒有電池革命,，新能源汽車不可能像現(xiàn)在這樣得到大規(guī)模推廣。如今,，北京道路上行駛的車輛有20％都是純電動汽車,。再如，氫燃料電池技術(shù)尤其是車用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù),，也取得了革命性的突破和進(jìn)展,，業(yè)內(nèi)比較熟悉的就是豐田的燃料電池技術(shù)。預(yù)計(jì)在今后五年左右,，燃料電池技術(shù)基本趨于成熟,。此外，油電混合動力技術(shù)也不容忽視,，它將在市場上占據(jù)重要位置,，未來燃油車會以混合動力的形式在相當(dāng)長時間內(nèi)持續(xù)發(fā)展,。

以上三種車孰優(yōu)孰劣,，現(xiàn)在還不好下結(jié)論。從效率角度看,，這三種車相差不多,；從全生命周期效率來看，也很難一較高下,。有人認(rèn)為氫燃料電池效率高,，那是基于以天然氣為能源源頭計(jì)算得出，如果將天然氣換成汽柴油則并非如此,。以上三種電動化所相配的能源,，也就是燃料，都有各自的jia組合，能夠達(dá)到差不多的效果,，所以很難對比,，這就需要借助第二“化”，即能源低碳化進(jìn)行更好地對比,。

2.動力和能源相結(jié)合能實(shí)現(xiàn)能源低碳化

低碳化,，就是要減排二氧化碳，這就不得不提到風(fēng)能,、太陽能等可再生能源,，尤其是光伏的發(fā)展。現(xiàn)在光伏效率基本已突破20％,，下一代技術(shù)是朝30％進(jìn)軍,，而且發(fā)電成本和煤電不相上下。光伏既包括集中式光伏,，也包括分布式光伏,，現(xiàn)在分布式光伏發(fā)展更快。中國是世界光伏大國,，集中了70％的產(chǎn)能,。可以說，在可再生能源發(fā)展方面,，中國處于世界前列,。選擇低碳發(fā)展道路，是中國政府向*的承諾,，習(xí)提出能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命的戰(zhàn)略思想,，其中重要一點(diǎn)就是能源低碳化。如果把動力電動化與能源低碳化結(jié)合,，就能使不同種類車輛比出高低,。因?yàn)橹挥写钆淇稍偕茉矗庞锌赡軐?shí)現(xiàn)真正的低碳或者近零碳排放,。

在這個前提下可以發(fā)現(xiàn),，鋰離子電池、燃料電池搭配可再生能源的時候優(yōu)勢凸顯,。其中,，純電動汽車更適合分布式可再生能源，筆者認(rèn)為,，鋰離子儲能電池和分布式光伏是搭配,，未來發(fā)展空間廣闊。

關(guān)于集中式可再生能源,，我國很多可再生能源基地都建在內(nèi)蒙古,、青海一帶，也包括張家口。之所以在這些地區(qū)建設(shè)可再生能源基地,，是因?yàn)橄啾葨|部地區(qū),，這些地區(qū)光照時間長、發(fā)電時間長,、成本更低,，此外還有能量輸送等原因。對于這些可再生能源集中式基地,，用鋰離子電池儲存并不是jia選擇,，相比之下，將其變成氫氣是認(rèn)同的主要的可再生能源儲存手段,。

所以,，可再生能源和鋰離子電池、氫燃料電池相結(jié)合有兩種途徑：分布式儲能需要鋰離子電池和純電動汽車,；集中式,、長周期、大規(guī)模的儲能,，需要?dú)淠芗叭剂想姵亍?/span>由此,，汽車動力和能源緊密配合，從而實(shí)現(xiàn)能源低碳化,，這也是發(fā)展新能源汽車的原因,。

3.智能化將整合能源、交通,、信息

智能化是一場更大,、更廣泛的革命，人工智能,、大數(shù)據(jù),、互聯(lián)網(wǎng)等席卷，影響各行各業(yè),。對于汽車行業(yè)來說,，自動駕駛、工業(yè)4.0,、智慧能源,、能源互聯(lián)網(wǎng)等都與之相關(guān),。對于分布式光伏和電動汽車,，hao的前景就是形成移動能源互聯(lián)網(wǎng)。如今,，手機(jī)已成為移動信息互聯(lián)網(wǎng),，將來汽車會變成下一個巨大終端。近華為開始進(jìn)入汽車領(lǐng)域，一方面是5G的發(fā)展將支撐起智能汽車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,，另一方面是智能手機(jī)所有的應(yīng)用都可以在汽車上使用,，而且汽車是一個有更多零部件、更大產(chǎn)值,、更綜合的系統(tǒng),。所以，將來的汽車有可能屬于ICT（信息和通信技術(shù)）行業(yè),，因?yàn)镮CT變成了汽車的核心,。

電動化、智能化,、網(wǎng)聯(lián)化,、共享化是汽車行業(yè)正在流行的“新四化”，但網(wǎng)聯(lián)化和共享化只強(qiáng)調(diào)了信息革命,，沒有強(qiáng)調(diào)能源革命,。如果所有的電動汽車只要停駛就能接到智能電網(wǎng)或者由微網(wǎng)組成的能源互聯(lián)網(wǎng)上，那么儲能規(guī)模將無比巨大,。2030年之后,，新能源汽車保有量或?qū)⒊^1億輛，車載電池總能量將超過60億度,，這是一個巨大的數(shù)字,。

通過智能化，可以把能源,、交通,、信息整合，也就是說,，未來社會將是綠色,、低碳、智能化的社會,，整個經(jīng)濟(jì)也將轉(zhuǎn)型升級,，所以要在這個大背景下談氫能燃料電池。或許有人認(rèn)為這個設(shè)想太遙遠(yuǎn),，但我國近正在啟動《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》的編制工作,，按筆者的判斷，到2035年,，包括混合動力汽車,、純電動汽車、燃料電動汽車在內(nèi)的車輛將成為主體,，占比在90％以上,，能源低碳化和智能化（如具有各種自動駕駛功能的汽車）也將成為主體,。根據(jù)國家發(fā)改委公布的能源規(guī)劃，到2030年,，我國非化石能源裝機(jī)量將達(dá)到50％,；2035年將占裝機(jī)量主體。筆者認(rèn)為,，到2035年非化石能源發(fā)電量也會達(dá)到50％,，這是一個宏偉目標(biāo)，但并非遙不可及,。

氫能燃料電池發(fā)展面臨多重機(jī)遇和挑戰(zhàn)

因此,，必須在大背景下看氫能，定位氫能,。氫能是未來在可再生能源背景下的兩個主要能源載體之一,，另一個是電能。當(dāng)然,，筆者認(rèn)為電能還是能源主體,，氫能不可能超過電能。現(xiàn)在有人談氫能,，往往把氫能和石油,、天然氣、煤炭并列,，筆者認(rèn)為這種談法不妥,，因?yàn)闅淠苤皇且粋€能源載體，屬于二次能源,，不是一次能源,。在這個前提下，氫燃料電池目前的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)是什么,？

1.從更廣闊的視野看氫能燃料電池的應(yīng)用

目前,，我國正在修訂氫能燃料電池汽車路線圖，2016年曾發(fā)布版,，當(dāng)時提出力爭到2030年,，氫能燃料電池汽車總保有量達(dá)到100萬輛、加氫站1000座,。有人認(rèn)為,，在目前的氫能熱潮下，這個數(shù)字定低了,，筆者不這么認(rèn)為,。如果僅僅從車輛上看，可能到2030年應(yīng)用更多的是商用車,，對于商用車來說,，100萬輛已經(jīng)是一個龐大的數(shù)字。至于轎車,，氫能燃料電池要想在短期內(nèi)全部取代純電動轎車也不太可能,，所以應(yīng)該從更廣闊的視野來看待氫能燃料電池。

看待氫能,，不能僅僅從車輛的角度看,，更不能僅僅從轎車角度看，而應(yīng)從能源角度,、從新能源角度,、從可再生能源發(fā)展角度看待其更廣闊的應(yīng)用。筆者認(rèn)為,，鋰離子電池動力系統(tǒng)更多的是替代汽油機(jī),，氫燃料電池動力系統(tǒng)更多的是替代柴油機(jī)。除了汽車之外,，輪船,、飛機(jī)、潛艇,、火車,、作業(yè)機(jī)械等都會采用氫燃料電池動力系統(tǒng)，應(yīng)用范圍很廣,。

2.氫的儲運(yùn)是大挑戰(zhàn)

關(guān)于氫能,，我國現(xiàn)在面臨的主要挑戰(zhàn)并不是燃料電池，因?yàn)榧夹g(shù)終將成熟,；氫源問題也不大,，目前經(jīng)濟(jì)可行的氫源可以來自1000億度的棄風(fēng)、棄光,、棄水,，還有800萬噸的副產(chǎn)氫。筆者認(rèn)為,，挑戰(zhàn)在于氫的儲運(yùn),，包括車載儲存和車下的儲運(yùn)，找到經(jīng)濟(jì),、,、可行的儲運(yùn)模式，是發(fā)展的關(guān)鍵,。目前,，我國的氫能科技滯后于燃料電池，現(xiàn)在使用的氫能工藝基本都是50年前甚至100年前發(fā)明的,，新的氫能科技還沒有*成為主流的,、大規(guī)模推廣的應(yīng)用技術(shù),。雖然我國有很多新的基礎(chǔ)研究成果，如光催化制氫等,，但還需進(jìn)一步工程化,、實(shí)用化、商業(yè)化,。

目前*的車載儲運(yùn)主流技術(shù)是從燃料電池轎車發(fā)展中優(yōu)選出來的高壓氣氫,，就是70兆帕四型高壓儲氫瓶。相對于三型瓶,，四型瓶成本可以下降30％,，而且的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)都圍繞這個方向制定，但中國在這方面還沒有成熟產(chǎn)品和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī),。從中長期看,，面向2030年，尤其是針對長途商用車,，我國要發(fā)展液態(tài)儲氫或者中壓深冷氣氫,。

至于車下的儲運(yùn)，現(xiàn)在有固態(tài),、液態(tài),、氣態(tài)三種。目前還沒有合適的主流固態(tài)儲運(yùn)技術(shù),；液態(tài)即氫液化是面向2030年我們要發(fā)展的,，但近期很難大規(guī)模依賴；眼下主流的是氣態(tài),，問題在于儲氫密度偏低,，我國現(xiàn)在采用的是20兆帕儲氫瓶，國外已經(jīng)發(fā)展50兆帕,、100兆帕儲氫瓶,，尤其是100兆帕儲氫瓶到加氫站可直接往70兆帕氫瓶加注，但國內(nèi)還不具備這一技術(shù),，因?yàn)樗鼘?biāo)準(zhǔn),、安全等各方面提出了很高要求。之所以我國遲遲沒有頒布四型瓶的標(biāo)準(zhǔn),，一是沒有成熟產(chǎn)品,，二是對安全的檢測評估還不到位。在這方面,，我國需要開放創(chuàng)新,，整合資源，建立中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈,，這樣才有可能解決我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的一個中間瓶頸,。

以點(diǎn)帶面整合資源打造氫能示范基地

目前,，張家口作為中國惟一的可再生能源*區(qū)，是我國發(fā)展氫能燃料電池的重要地區(qū),，在鋰離子電池儲能,、光伏等方面都有發(fā)展優(yōu)勢。之所以選擇張家口為氫能燃料電池示范推廣基地,，一是因?yàn)閺埣铱谑?022年冬奧會舉辦地之一,，我國將在冬奧會期間加速應(yīng)用燃料電池客車,，這是樹立張家口氫能與可再生能源品牌的良機(jī),；二是北方地區(qū)冬季溫度低，更適合推廣燃料電池汽車,，供暖也可用燃料電池廢熱,；三是考慮產(chǎn)業(yè)鏈整合和科技資源的整合。氫能燃料電池發(fā)展需要?dú)淠芸萍嫉耐黄?，需要法?guī)標(biāo)準(zhǔn)的支撐以及復(fù)雜的檢測手段,，這些都離不開大規(guī)模的設(shè)備投入，張家口提供了一個良好的測試,、研究,、制定國家標(biāo)準(zhǔn)的基地。從國家角度看,，需要有這樣的基地,，氫能如果遍地開花，很容易出事,。當(dāng)前國內(nèi)三型瓶的壽命和充放氫的循環(huán)次數(shù)7500～12000次不等,，高壓容器檢測很復(fù)雜，必須進(jìn)行生產(chǎn)一致性評價,。

此外,，我們也希望把儲能電池測試、光伏測試,、風(fēng)機(jī)測試等放在一起研究,。這是借鑒了美國的做法，如美國有一個可再生能源與國家檢測基地,，涵蓋了所有的相關(guān)內(nèi)容,，因?yàn)橄嗷ブg需要耦合，如電動汽車,、鋰離子電池,、光伏本身就構(gòu)成一個大系統(tǒng)。就像特斯拉,，既銷售電動汽車,，也出售房頂?shù)墓夥?、鋰離子儲能墻、超級充電樁,，這些都是成套的,，所以我們要把試驗(yàn)基地合起來建設(shè)。