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加快氢能源基础建设,抢占国际标准意义重大

时间:2019-05-23编辑: 点击率:

目前我国把高压氢作为危险化学品管理增加了氢能运输和基础设施建设难度。未来的氢能定位是替代石油,氢能将成为国际大宗商品在全球流通。我国是产氢第一大国,也是未来的用氢大国,预测2050年之前氢能在我国终端能源消费占比10%,同时国际标准也是国家竞争力的重要体现,抢占制氢和用氢国际标准意义重大。标准、政策对氢能使用成本、技术扩散影响更大,呼吁政府从顶层设计入手,通过制定高压氢作为能源的制造、使用和运输标准,加快氢能源基础建设,满足终端氢能消费崛起需要。

近年来,全国范围内出现了许多以氢燃料电池汽车为代表的氢能源产业园区和项目,但基本都局限在数十辆或数百辆汽车的示范级别,离实际应用有较大的距离。作为一个政策导向型产业,阻碍氢能源发展的最大困难是什么?

“全世界都把高压氢作为危险化学品管理,这是氢燃料电池汽车不能产业化发展的根本原因。什么时候高压氢被作为一种能源,而不是危险化学品进行管理,才能解决氢燃料电池汽车的产业化问题。” 这是中国汽车工业协会常务副会长董扬的思考,尤其是在中国,对于氢气的管控更加严格。

阻碍氢能源发展真正问题在于行业标准的滞后甚至缺失。

主要表现在氢气运输、加氢站建设、产品设计检测等几个方面。

(1)氢能源的利用依赖氢气的运输,加氢站、制氢厂的设计、位置选择也要考虑氢气运输能力。在即使是车载储氢罐都能够储存35MPA氢气的技术条件下,由于政策的严监管导致标准规范的滞后,运输氢气的罐槽车搭载的依旧是20MPa氢气罐。氢气运输能力直接约束了加氢站的供给能力,提高了加氢的成本,也将氢燃料电池汽车运营约束在了示范范围内。显而易见,这样的运输体系完全无法支撑构想中的庞大的氢能社会,氢气运输的标准急需更新完善。

图1 氢气长管拖车

(2)氢气运输尚且如此,尚无明确标准的加氢站建设则更加困难重重,作者简单总结了几点原因。

归口管理不明:属于哪个部门管理,归属于能源产品还是危险化学物品,目前没有规定。

审批流程复杂:除了武汉和佛山,其他地方暂无加氢站管理办法,规划、立项、审批、运营监管方面均会遇到难题,耗时极久,短则半年,长则一年以上。地方部门也因责任归属问题而不敢贸然批准。

土地审批困难:一二线城市土地资源紧张,人口密集,加氢站初期只能建设在相对偏僻的地方,不利于乘用车的推广和使用。

技术标准不清晰、技术储备不足:目前国内普遍使用35MPa储氢,未来对使用高压(70MPa)、深冷高压(-230°C以下)或是液态储氢技术路线尚无定论,不同技术相关配套设备技术不同,使得研发滞后。同时由于标准问题,长期以来各类技术发展缓慢。

成本高昂:由于缺乏技术储备,设备成本高昂。

图2 佛山加氢站管理办法


 

总之,标准、政策的影响比成本、技术方面的因素更大,甚至成本、技术的问题也是源自标准政策问题。

(3)在具体的产品上,技术检测标准和检测体系正逐步增加,但数量不足、尚未构成体系,且同样存在不知道怎么样检测,找谁检测的问题,这容易导致不同企业使用不同标准,造成研发制造上的浪费。

解决这些氢能源发展的问题,首先要从行业标准入手。在有了技术标准和检测体系,搞清楚谁来负责之后,才能放下包袱,明确职责,快速推进产业发展,依托标准的力量才能推动行业的规范发展。

标准的力量

标准是一种规范,既可以成为产品的质量规范,也可以成为设计和操作规范,甚至还能成为重要基本参数的数据规范。标准的建立,意味着一个行业的规范与成熟,为行业的发展提供了必要的依据。

在工业领域,一个企业的标准就代表了企业的底蕴、实力和荣耀。以制造汽车为例,生产设备可以从市场购买,生产线方案可以请第三方提供,但具体的生产理念和生产过程却难以复制。体现百年老店真正制造实力的,不是高精尖的自动化设备,而是那些以G计量,浩如烟海的生产标准。同样是中国工程师,同样是高端的自动化生产线,合资汽车往往要好于国产汽车;在使用了宝马的生产标准后,工程师还是华晨的工程师,但国产的宝马能够与海外的宝马达到同一质量甚至更好。

在消费市场上,消费者往往更相信进口产品的品质,原因是进口产品的生产、检测标准高于国产产品,消费者认为更严格的标准能够保证产品有更好的品质。

不难看出,标准对生产产品、吸引消费者有神奇的魔力,坊间一直盛传的“一流的企业做标准,二流的企业做品牌,三流的企业做产品”,足以证明标准的重要性。

激烈的标准争夺

标准如此重要,谁掌握标准,谁就能掌控市场的话语权,制定行业标准的权利,自然成为了企业间激烈争夺的目标,结果甚至关系到国家荣誉和利益。近期最著名的案例就是通讯标准事件。

1G时代,中国连基站都需要进口;2G时代,中国开始使用外国标准生产基站,交纳大量的专利费;3G时代,在国外标准基础上形成了TD-SCDMA标准,中国移动独力支撑,中国开始在世界通讯标准上发声;4G时代,中国主推了TD-LTE标准,国外的通讯商跟随推出TD-LTE标准的产品和服务,中国成为标准主流制定力量之一;5G时代,终于形成了华为与高通的对决局面,争夺标准话语权,联想的疑似倒戈使华为在某项重要标准竞争中落败,引起国内巨大讨论。

图3 5G标准争夺战

从通讯标准的背后,可以看到标准背后巨大的利益争夺,看到国家和企业间的勾心斗角,正是中国政府和消费者的支持,中国企业的努力和牺牲,通过庞大的市场和持续的研发,一步步换来了中国在通讯标准上的话语权。通讯标准背后是大国博弈。在氢能源领域同样存在这样的竞争与博弈,各国在标准上早已虎视眈眈,其中又以日本最为积极。

以燃料电池为例,国际间的燃料电池标准主要由国际电工委员会燃料电池技术委员会(IEC/TC 105)来制定,比较积极的成员国家有德国、法国、意大利、日本、韩国。尽管日韩在燃料电池汽车上发展良好,但话语权一直掌握在欧洲国家手中,日韩一直希望提升标准话语权,丰田开放燃料电池汽车mirai的专利自然含有向欧洲示威,争夺更大话语权之意。

图4 丰田开放mirai的专利

在2015年开放mirai专利效果不佳后,丰田继续在全球范围内推广其燃料电池技术,并一反常态地愿意向中国企业出售燃料电池系统而非仅出售整车,并已经与福田初步达成了协议。在日本本土,丰田联合10家公司成立了日本加氢站网络公司(简称JHyM),通过汽车、加氢站、金融三方联手,推动日本氢能源网络的建设,统一设定标准,在其他国家尚处于战略规划之时快速积累经验,以求成为未来氢燃料电池汽车乃至氢能源的标准制定者,掌握该领域内不可撼动的话语权。

图5 丰田有意向北汽福田提供燃料电池系统

美国方面,加州是氢燃料电池汽车主要推广地区,本身也是国际主要氢气消费国,已经建立了较为完善的标准体系,尤其在液态氢气的制储运方面,是国际标准制定强大的力量。国内加氢站目前也参考了美国的标准,如中国首座商业运营的液氢储运型加氢站全面按照美国汽车工程师协议J2601商用加氢站技术标准,引进液氢储运加氢站成套设备,由此可以一窥标准背后巨大的商业利益。

图6 中科福海与空气产品公司签订协议

由于中国是最大的新能源汽车市场,也是氢能源发展最火热的地区,IEC/TC 105的成员希望更多的听到中国的声音,但目前中国还处于跟随国际标准的阶段。其实我国在氢能领域的研究并不晚,从“973”计划和“863”计划中可以看出国家对氢能源非常的重视,但由于不同专家观点的分歧让政府部门在氢能发展上犹豫不决,延缓了发展的脚步(2007年3月,一封《开发车用动力技术,尽快减轻交通能源压力的建议》的联名信中提到“氢燃料电池汽车未来的前景,还存在很多不可预测的因素,如果氢燃料电池汽车研究到最后,发现需要走别的技术途径,这就使大规模投资的氢燃料电池汽车前功尽弃”,提醒政府如果盲目跟随部分跨国公司的步伐,将大量人力物力投入到氢燃料电池汽车的研发上,很可能会给中国汽车工业带来巨大的伤害)。

在2017年之前,国内关于氢能源的都是较为陈旧的标准,部分关于加氢站的标准甚至制定于上世纪50年代。由于氢能源的快速发展,国家标准委员会在2017年集中发布了8项氢能国标,初步构成了我国的氢能源标准体系。值得一提的是,国家正逐步放开标准制定的权力,对于基础安全和重大项目配套可以申请国标,但在细分项目上让企业制定行业标准、团体标准。这些放权市场和企业的政策将大大加快行业标准的制定,促进行业发展。

图7 全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会副秘书长陈晨

总的来看,国内氢能源建设氛围火热,补贴政策等也倾向了燃料电池汽车,但法规标准限制了氢能源的推广速度。在确定了氢能源的战略地位之后,各类标准规范已经加快速度建立。根据审批流程周期推测,在2020年前后氢气运输和高压加氢站的标准法规将更新完善,届时氢气运输能力将大幅提升,氢能网络初步建立,加上电动汽车补贴退坡而燃料电池汽车补贴持续,氢能产业将依托氢燃料电池汽车迎来一波发展高潮。

未来的氢能社会将会呈现全球化的特点,抢占国际标准具有重大的意义。目前我国在氢能源及氢燃料电池汽车上的标准法规很不完善,但在国际经验的指导下,通过加快氢能源网络建设推进,快速累积产业经验,依托国内庞大的市场,可以在国际氢能源标准制定上发出自己的声音,成为标准制定的主流,在激烈的国际竞争中最终胜出。


  连接技术 新能源 标签: 氢能源 基础建设 国际标准  
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