江西省氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐平臺(tái)可行性研究

江西省氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐平臺(tái)可行性研究著力打造氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐平臺(tái)聚焦氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，匯聚省內(nèi)外重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)、高等院校和龍頭企業(yè)的創(chuàng)新資源，打造高水平氫能技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，為全省氫能產(chǎn)業(yè)加速示范試點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)整體跟進(jìn)、尋求局部突破形成合力。推進(jìn)以院校為支撐、企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、工程研究中心、技術(shù)創(chuàng)新中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和前沿交叉研究平臺(tái)，依托首批氫能綜合利用示范項(xiàng)目建設(shè)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地和成果轉(zhuǎn)化、知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營、產(chǎn)品檢測(cè)認(rèn)證等氫能創(chuàng)新支撐平臺(tái)。培育一批具有自主產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新型企業(yè)，在氫能產(chǎn)業(yè)重要技術(shù)取得突破的基礎(chǔ)上，積極引導(dǎo)企業(yè)整合資源、協(xié)同發(fā)展，打造具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺(tái)。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展目標(biāo)當(dāng)前到2025年，全省氫能產(chǎn)業(yè)制度政策環(huán)境逐步完善。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)日益夯實(shí)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展跟進(jìn)戰(zhàn)略取得積極成效。氫能技術(shù)研發(fā)領(lǐng)軍人才及專業(yè)化團(tuán)隊(duì)加快積聚，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力逐步提高?？稍偕茉粗茪淞窟_(dá)到1000噸/年，成為新增氫能消費(fèi)和新增可再生能源消納的重要組成部分。氫能應(yīng)用試點(diǎn)、示范項(xiàng)目有序多元化增加，全省燃料電池車輛保有量約500輛，投運(yùn)一批氫動(dòng)力船舶，累計(jì)建成加氫站10座。氫能在鋼鐵、有色、合成氨等工業(yè)領(lǐng)域示范項(xiàng)目扎實(shí)開展。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)大，燃料電池應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步豐富。全省氫能產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值規(guī)模突破300億元。2026年到2030年，基本掌握氫能產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備制造工藝，產(chǎn)業(yè)鏈基本完備，區(qū)域集聚、上下游協(xié)同的產(chǎn)業(yè)體系逐步成形。產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要特征與國內(nèi)先進(jìn)水平差距快速縮小，部分領(lǐng)域比較優(yōu)勢(shì)初步顯現(xiàn)，多種清潔制氫路線齊頭并進(jìn)發(fā)展，電-氫及氫-電系統(tǒng)綜合能效顯著提高，燃料電池分布式發(fā)電、氫儲(chǔ)能、氫冶煉、綠氨等示范應(yīng)用廣泛開展，氫能在交通、工業(yè)等領(lǐng)域再電氣化和深度減碳進(jìn)程中發(fā)揮重要作用，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。2031年到2035年，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展安全形勢(shì)穩(wěn)定，氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模、質(zhì)量效益、創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升，產(chǎn)業(yè)局部取得重大突破并形成國內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，氫能與電力、交通、工業(yè)等多領(lǐng)域廣泛實(shí)現(xiàn)較高水平融合，可再生能源制氫基本實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，成為全省能源和產(chǎn)業(yè)脫碳的重要保障，在能源和產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展中起到有力的支撐作用。氫能源的戰(zhàn)略地位整個(gè)市場(chǎng)其實(shí)大大低估了氫能源未來的發(fā)展前景與國家推動(dòng)氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的決心，其邏輯在于絕對(duì)的自主可控、產(chǎn)業(yè)利潤全中國化、減少對(duì)石油依賴。目前在新能源汽車中，核心材料就是電池，新能源電池主要有三種，分別是鉛酸電池、鯉動(dòng)力電池、燃料電池，未來小的技術(shù)迭代暫且不考慮，大的技術(shù)迭代有鈉離子電池，但主要是替代鉛酸電池和鉀電池中的磷酸鐵鯉電池的。理電池目前作為新能源汽車與儲(chǔ)能電池的主流，使用主要材料為理、鎳、錳、鉆。但是，目前世界上，鯉礦儲(chǔ)量前三位的國家，分別為智利、澳大利亞、阿根廷，鎳礦儲(chǔ)量的前三位，分別是澳大利亞、法屬新喀里多尼亞、巴西;錳礦儲(chǔ)量的前三位，分別是南非、澳大利亞、加蓬;鉆礦的儲(chǔ)量前三位分別是剛果、澳大利亞、古巴這也就意味著什么？一旦中國的錘電池規(guī)模發(fā)展，中下游企業(yè)都將被上游，其次利潤主要都集中到上游去大家可以看看頭部新能源整車企業(yè)，蔚來、小鵬、理想、哪吒等，哪一個(gè)賺錢了?中游的核心企業(yè)，寧德、億緯鯉能哪一個(gè)賺大錢了?都是毛利率很低，甚至整車企業(yè)，越賣越虧，只有-體化的比亞迪還有一定的利潤，但也毛利率很低。如果完全依賴鯉鎳鉆等資源，這個(gè)數(shù)十萬億的工業(yè)體系一旦完成，如果完全離不開鉀錦等貴金屬，不僅被人死死掐住脖子，新能源產(chǎn)生的利潤也會(huì)被上游企業(yè)，以及背后的華爾街資本全部吸走。因此站在整個(gè)大的國家自主可控、長(zhǎng)期能源安全、能源低成本的角度上看，氫能源勢(shì)在必行也就是會(huì)出現(xiàn)最近幾年開始大規(guī)模推動(dòng)氫能源，現(xiàn)在政策層面幾個(gè)億幾十個(gè)億的投入，未來就會(huì)帶來幾百億、幾千億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益。氫能的主要應(yīng)用領(lǐng)域（一）在電力方面氫能作為多功能載體，可以實(shí)現(xiàn)可再生能源體系的整合，不僅用于清潔發(fā)電，還能平衡電力需求和可再生能源之間的波動(dòng)。在可再生能源能力不足或需求高峰時(shí)期，氫氣成為清潔能源的來源，在發(fā)電中起到脫碳的作用。（二）在供暖方面氫氣可以與天然氣混合使用，所以氫能是未來少數(shù)能與天然氣競(jìng)爭(zhēng)的低碳能源之一。通過與天然氣混合（低百分比的氫氣可以安全地混合到現(xiàn)有的天然氣網(wǎng)絡(luò)中），無需對(duì)原有的基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行多少調(diào)整，就能提供靈活連續(xù)的熱能電能，氫能源進(jìn)而有望取代傳統(tǒng)化石燃料。（三）在航空領(lǐng)域航空業(yè)每年排放9億噸以上的二氧化碳，氫能是發(fā)展低碳航空的主要途徑。氫能在飛機(jī)上的應(yīng)用有以下四種途徑:直接在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒，通過燃料電池用于推進(jìn)或非推進(jìn)能源系統(tǒng)，燃料電池和燃?xì)廨啓C(jī)的混合動(dòng)力組合，氫基合成燃料。（四）建筑供熱在現(xiàn)有天然氣管道中摻雜氫氣，滿足建筑領(lǐng)域供熱需求，同時(shí)減少碳排放量。近中期實(shí)施中低比例摻氫，在氫氣濃度（體積最高為10-20%）相對(duì)較低的情況下，無需對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和終端應(yīng)用進(jìn)行重大改變，投資成本較低，若混合比例為5%，每年將減少約20萬噸二氧化碳排放。（五）氫能治金目前，國內(nèi)多個(gè)大型鋼企在推進(jìn)氫煉鋼生產(chǎn)線改造和建設(shè)，就已有高爐富氫工藝對(duì)現(xiàn)有高爐進(jìn)行改造，或者建設(shè)氣基還原工廠，進(jìn)行氫能煉鋼，在為下游提供鋼鐵產(chǎn)品的同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳減排。預(yù)計(jì)2060年，氫冶金粗鋼產(chǎn)量將達(dá)4．36億噸，其中采用富氫高爐工藝粗鋼產(chǎn)量為2．26億噸，氣基豎爐工藝粗鋼產(chǎn)量為2．1億噸，生鐵產(chǎn)量將達(dá)3．44億噸，其中富氫高爐生鐵產(chǎn)量為1．97億噸，氣基豎爐工藝生鐵產(chǎn)量為1．47億噸。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨形勢(shì)從全國氫能產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向來看，氫能產(chǎn)業(yè)正處于加速發(fā)展的重要機(jī)遇期，但也需認(rèn)識(shí)到氫能作為新興產(chǎn)業(yè)還面臨許多有待解決的問題，尤其是不同區(qū)域氫能發(fā)展的實(shí)際條件差別較大，面臨的問題也各不相同。總體來看，我省氫能產(chǎn)業(yè)還處于初期探索階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨以下突出的問題。（一）氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能源資源稟賦不足化石燃料制氫和電解水制氫是規(guī)?；茪涞闹匾绞健Ｎ沂∶禾亢统Ｒ?guī)油氣資源匱乏，且地處國內(nèi)能源流末端，運(yùn)距較遠(yuǎn)導(dǎo)致煤價(jià)、電價(jià)、氣價(jià)偏高，風(fēng)電、光伏資源處于國家最弱、較弱地區(qū)，支撐氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的能源資源稟賦較為薄弱。在清潔電力進(jìn)一步成為電量增量主體前，我省氫能發(fā)展將面臨著巨大的能源消耗壓力和成本劣勢(shì)。（二）氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱我省氫能制、儲(chǔ)、輸、用各環(huán)節(jié)統(tǒng)籌不足、布局分散，產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)有為數(shù)不多的氫能相關(guān)企業(yè)以自給自足為主，上游制氫環(huán)節(jié)主要為化石燃料制氫，且和下游氫能應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域聯(lián)系不夠緊密，缺乏集群協(xié)作效應(yīng)。氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和配套服務(wù)能力較為滯后，制約了一部分氫能應(yīng)用的發(fā)展。（三）氫能產(chǎn)業(yè)核心能力嚴(yán)重匱乏我省在氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的科研成果較少，技術(shù)研發(fā)領(lǐng)軍人才及專業(yè)化團(tuán)隊(duì)緊缺，省內(nèi)高校在氫能相關(guān)專業(yè)方面還沒有一流專業(yè)，本土尚無相關(guān)龍頭企業(yè)和有重要影響力的科研機(jī)構(gòu)，核心技術(shù)、關(guān)鍵材料、重要裝備制造水平與國內(nèi)先進(jìn)水平還有較大差距，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心能力嚴(yán)重匱乏。（四）氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度體系尚未成形我省氫能相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施審批和運(yùn)營管理缺乏總體政策設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，行業(yè)安全規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)體系等發(fā)展滯后，示范項(xiàng)目數(shù)量和已探索領(lǐng)域較為局限，產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索。此外，各級(jí)企業(yè)及公眾對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)度總體積極，但在氫能發(fā)展難點(diǎn)和安全方面的認(rèn)知還存在不足。綜上，我省氫能產(chǎn)業(yè)率先全面發(fā)展的基礎(chǔ)缺乏，與國內(nèi)先進(jìn)省份和地區(qū)相比處于相對(duì)劣勢(shì)，在一定時(shí)期內(nèi)仍將處于整體跟進(jìn)的狀態(tài)，需要充分結(jié)合省內(nèi)資源、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用需求實(shí)際情況，在整體跟進(jìn)國內(nèi)先進(jìn)省份和地區(qū)過程中找準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)鏈比較優(yōu)勢(shì)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)局部突破發(fā)展。氫能產(chǎn)業(yè)國際、國內(nèi)現(xiàn)狀當(dāng)前世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，面對(duì)全球氣候風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境危機(jī)和能源安全問題，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，碳達(dá)峰碳中和正逐漸成為國際社會(huì)共識(shí)與一致行動(dòng)。在全球能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的大勢(shì)下，氫能開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)不斷取得重大突破，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，受到了多個(gè)國家和地區(qū)的廣泛關(guān)注。從國際來看，全球氫能制取、儲(chǔ)運(yùn)和燃料電池等核心技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵材料制造日漸成熟，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)明顯提速，終端應(yīng)用成本呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，部分區(qū)域規(guī)?；茝V條件基本具備。美國、日本、韓國、歐盟等主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)均將氫能納入未來能源發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)加大技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化扶持力度，推動(dòng)氫能清潔、經(jīng)濟(jì)、可靠發(fā)展和多元化、規(guī)?；瘧?yīng)用，逐步擴(kuò)大氫能在終端能源體系中的比重。從國內(nèi)來看，我國氫能發(fā)展已積累了一定的基礎(chǔ)，初步掌握了全產(chǎn)業(yè)鏈主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，氫能產(chǎn)量居世界首位，可再生能源制氫基礎(chǔ)條件領(lǐng)先，部分重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)圈已出現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的區(qū)域化集聚，以氫燃料電池汽車應(yīng)用為重點(diǎn)的氫能示范應(yīng)用已在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)。近年來，國家高度重視引導(dǎo)氫能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，氫能在構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系中的戰(zhàn)略定位更加清晰，在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的進(jìn)程中將發(fā)揮重要的作用。制氫技術(shù)分析盡管氫是自然界最豐富的元素之，但是天然的氫在地面上卻很少有，所以只能依靠人工制取。通常制氫的途徑有:從豐富的水中分解氫:從大量的碳?xì)浠衔镏刑崛?從廣泛的生物資源中制取氫:或利用微生物去生產(chǎn)氫等等。各種制氫技術(shù)均可掌握。但是作為能源使用，特別是普通的民用燃料，首先要求產(chǎn)氫量大，同時(shí)要求造價(jià)較低，即經(jīng)濟(jì)上具有可行性，這是今后制氫技術(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。就長(zhǎng)遠(yuǎn)和宏觀而言，氫的主要來源是水，以水裂解制氫應(yīng)是當(dāng)代高技術(shù)的主攻方向。以下簡(jiǎn)述幾種制氫方法。（一）化石燃料制氫這是目前大量化工用氫的生產(chǎn)方法，如化肥生產(chǎn)的造氣，即以煤在氣化爐中燃燒，通過水蒸氣還原反應(yīng)，獲得氫氣。同樣，石油、天然氣或生物質(zhì)燃料，均可用類似的方法制取氫。但是，這樣的造氣效率不高，需要消耗大量能源，并對(duì)環(huán)境污染較大。以能源換燃料，是得不償失的。鑒于化石能源的有限性，應(yīng)盡可能滿足有機(jī)原料的需要，而不能作為產(chǎn)生氫能的依靠。（二）電解水制氫人們最早的制氫方法就從電解水開始，至今它仍然是工業(yè)化制氫的重要方法。盡管改進(jìn)型的電解槽已把電耗壓到了相當(dāng)?shù)?，但還是工業(yè)生產(chǎn)中的電老虎。而且電本屬二次能源，除了水電，電是用大量燃料換來的，其中經(jīng)過熱能、機(jī)械能、電能的轉(zhuǎn)換，本來能耗就不小，再經(jīng)電解水制成氫，總的能源效率實(shí)在太低，以此將氫作能源，無疑也是不可取的。不過現(xiàn)在正繼續(xù)改進(jìn)電解水制氫的工藝，并使用豐水期的水電，或利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源來電解水制氫作為這些新能源的貯存手段，自當(dāng)別論，不能不說是有可取之處。（三）硫化氫制氫在石油煉制、煤和天然氣脫硫過程中都有硫化氫產(chǎn)出，自然界也有硫化氫礦藏，或伴隨地?zé)岬鹊拈_采也會(huì)產(chǎn)生硫化氫。國外已有硫化氧分解方法，包括氣相分解法（干法）和溶液分解法（濕法），能同時(shí)獲得硫磺和氫氣。盡管這種工藝需要一定的高溫（約600C）和適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，或?jīng)過光照等措施，但是能化害為利，綜合利用，將不失為一種制氫的好方法。（四）光解海水制氫80年代末，國際上出現(xiàn)了光解海水制氫的方法，以激光誘導(dǎo)MOCVD制膜技術(shù)有所突破，制成新型的金屬/半導(dǎo)體/金屬氧化物光電化學(xué)膜，用此種膜作為海水電解的隔膜，能使海水分離制得氫和氧，其電耗低，轉(zhuǎn)換效率已達(dá)10%左右，此方法已引起各國科學(xué)家的關(guān)注。（五）光化制氫利用入射光的能量使水的分子通過分解或水化合物的分子通過合成產(chǎn)生出氫氣。在太陽的光譜中，紫外光具有分解水的能量，若選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，可提高制氨效率。因此在太陽能利用的高技術(shù)研究中光化制氫將作為重點(diǎn)。，有的還可將光電、光化轉(zhuǎn)換同時(shí)進(jìn)行，以獲得直流電和氫、氧。目前，盡管尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但對(duì)開辟制氫途徑具有很大的吸引力。（六）生物制氫技術(shù)利用植物的光合作用制氫和微生物分解有機(jī)物制氫。從常見的植物光合作用吸收二氧化碳制造氧的過程，不難理解光合作用的深化。目前，光合作用在多數(shù)植物中效率非常低，通常均低于千分之五，這與自然光譜的吸收率有關(guān)。在今后的生物工程研究中，提高植物的光合作用效率是突出任務(wù)之一，其中除制氧機(jī)制外，氫的轉(zhuǎn)換也在其中。至于微生物制氫，自然界已發(fā)現(xiàn)有類似甲烷菌的制氫菌，只是其菌種繁育不如甲烷菌那樣簡(jiǎn)單。若能建立合適的菌種群落，制造氫氣就會(huì)像制造沼氣一樣。（七）熱分解水制氫當(dāng)水直接加熱到很高溫度時(shí)，例如3000C以上，部分水或水蒸氣可以離解為氫和氧。但這種過程非常復(fù)雜，遠(yuǎn)非設(shè)想那樣簡(jiǎn)單。其中突出的技術(shù)問題是高溫和高壓。較有希望的是利用太陽能聚焦或核反應(yīng)的熱能。關(guān)于核裂變的熱能分解水制氫已有各種設(shè)想方案至今均未實(shí)現(xiàn)。人們更寄希望于今后通過核聚變產(chǎn)生的熱能制氫。在美國能源部主持下有勞倫斯一利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室、通用原子能公司和華盛頓大學(xué)等單位參加的核能熱化學(xué)制氫研究項(xiàng)目已進(jìn)行了多年，主要是以一種串聯(lián)磁鏡式核聚變堆為熱源，用硫碘熱化學(xué)循環(huán)的方法制取氫。此外，原蘇聯(lián)也制訂過通過托卡馬克核聚變堆進(jìn)行高溫蒸汽電解的制氫方案。所有這些制氫方法，都涉及一系列高技術(shù)，但人們?nèi)杂行判挠託淠苁澜绲某霈F(xiàn)。氫能源的特點(diǎn)當(dāng)今世界開發(fā)新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然氣、煤，石油氣均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時(shí)刻離不開能源，所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源、能源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。