涂正凯：国内氢能市场规模2020年将突破100亿元

9月27日，由国家电网有限公司发起成立的中国综合能源服务产业创新发展联盟、中电联售电与综合能源服务分会联合举办的中国综合能源服务产业高峰论坛暨云博会在北京钓鱼台国宾馆隆重召开。能见App将全程图文直播。

当天下午，在“储能与综合能源服务”分论坛上，华中科技大学研究院、教授涂正凯发表了主旨演讲。他表示，氢能作为可再生能源，有高载能、多用途、零排放，在能源版图中将占有重要地位。

“以后整个能源网络有可能有一个电网、还有一个气网，所以氢能在能源综合利用方面是很好的补充。”涂正凯说。

他还称，到2022年，国内氢气市场规模将突破100亿左右。但目前，制氢行业主要集中天然气制氢、甲醇制氢、煤电厂制氢，对于电解水制氢没有广泛的推广和应用。

以下是演讲实录：

我汇报的题目是《制氢及燃料电池发电技术》，我汇报分五个方面。

一、制氢发电技术

我们从小的方面就氢能电池角度在整个电力系统或者综合能源的作用方面谈一谈。

氢能是绿色能源，在电力转化以及电力脱炭方面有非常重要的作用，所以各国都制定了相应的政策推动氢能发展。

为什么讲氢能？因为这是全球趋势，由于停电造成的损失，包括传统集中式的能源管理方法与分布式的能源管理模式的冲突，再有传统的柴油机碳排放，还有分布式能量管理的问题，所以氢能是很好的补充作用。

那么氢能作为可再生能源，有高载能、多用途、零排放等特点，将来在能源版图中占重要地位。

而且可再生能源不再依靠单独的电网，以后整个能源网络有可能有一个电网、还有一个气网，所以氢能在能源综合利用方面是很好的补充。

国内到2022年，整个氢气市场规模将突破100亿左右，但是目前制氢行业主要集中天然气制氢、甲醇制氢、煤电厂制氢。

对于电解水制氢没有广泛的推广和应用，一方面陆上风电、海上水电，主要电解水制氢存在技术瓶颈，海上如果大规模直接制氢是重要的方向，但目前受到技术限制，电解效率非常低。

燃料电池是一种将储存化学能转化电能的装置，原料就是氢，把氢气中的化学能转化为电能，阴极是空气，阳极就是氢气，根据工艺大小分类可以分为便捷式、固定式、移动式，应用场合也不一样。

燃料电池目前主要问题还是关键材料，关键零部件与国际上有很大的差距。

首先质子交换膜。“十二五”期间是1200毫安，到“十三五”末做到1600毫安，发电功率有很大提升，也可能造成电池成本大幅下降；

其次是催化剂。再就是气体扩散层，也是“十四五”重要的突破口；第四是双极板，组合气体同时对外集流，现在主打产品是石墨板，现在可以做到和日本工艺密度相当的双极板结构；最后是空压机，现在90%以上都是进口。

燃料电池确实存在很多期待突破的关键技术，但是从“十五”到“十三五”，燃料电池整体有很成熟的进步，而且成本可以做到3000—4000美元。

燃料电池高效、清洁、安全、无污染，所以应用场合非常广泛，对于城市分布式能源、军用电源、交通领域、数字中心、通讯基站备用电源、以及偏远山区分布式供能，都是燃料电池可以发挥很好作用的场合。

燃料电池2019年出货量突破1100兆瓦，出货量里边电池主要分三个领域，便捷式、固定式、交通领域。

其实从台套来说交通领域不占多数，但是交通领域单电池体量比较大，每个都是百兆瓦以上，所以占主导作用。

二、燃料电池分布式发电技术

燃料电池有那么多优点，主要应用场合第一个就是分布式发电技术。对于分布式发电技术，燃料电池优势是哪些？

主要包括 1、模块化和可扩展；2、易安装和环境友好；3、用户独立供电；4、良好的调峰作用；5、零排放；6、工作的时候噪音低。

燃料电池实际上有很多种类，现在最常用的两个，第一个PEMFC，另一个是SOFC。

PEMFC工作温度为70-50度，SOFC工作温度700度，工作温度不一样决定工作模式不一样。

有了燃料电池以后，可以把传统的电网和新网有机结合起来，能源或者太阳能发电，第一部分解决住宅居民用电，第二可以返回电网，燃料电池对于电网大规模调节有很好的补充作用。

燃料电池它用的是氢，生成的是水，这个水又是我们电网电解主要的来源，所以将来与传统电网相比，如果组建由电变气，以及气变电两种模式，可以把传统电网和气网有机结合在一起，将分散、分布式电源相互协调起来，保证电网可靠性和安全性。

对于电解来说举一个例子，1兆瓦输出燃料电池系统占地面积很小大概12米左右、高13米左右，长4米左右，而且总重量35-100吨左右。

如果电解和供电全部加在一起，16兆瓦是30兆帕和50兆帕，现在可以做到150兆帕，总共面积650平方米，非常小的体积，所以燃料电池体积密度很高。

三、燃料电池分布式良好补充

分布式能源在美国、日本、丹麦、德国等国家得到广泛应用，而且分布式能源是我国重要的保障，我国发改委、能源局都制定相关政策推动分布式能源的发展。

我国分布式能源发展现状，到2019年突破4000万千瓦时，在可再生能源当中主要一部分就是燃料电池，最有代表性是日本，2018年已经突破25万台套，到2030年目标想做到530万台套，对于燃料电池分布式比例和市场前景，不管国内还是国际一致看好。

目前中国燃料电池主要集中在沿海地区，燃料电池从旧基建到新基建有非常广泛的应用，5G、数据中心、人工智能、工业互联网、包括轨道交通，能源里边有燃料电池汽车充电桩，燃料电池在新基建方面发挥重要的作用。

特别是中心基站，由4G向5G发展，2009年的时候是2000千瓦，如果升成5G可能达到10万千瓦以上。

2009年，和中国移动首先示范两台，运行两年燃料电池状态还非常良好。通过燃料电池远程监控模式，以前每个基站一到两个人，现在一个人可以管几万基站，全程远程监控，大大节省人力成本。

燃料电池在数据中心大规模应用有供电的问题，今年科技部也列了一个重大专项，解决燃料电池用于热电联供，我们单位把这个项目拿下来，想做两个示范，第一个在珠海数据中心，3000千瓦；第二个是新奥在北方做30千瓦热电联供，两套燃料电池。燃料电池可以回归电网，和光伏、储能、充电桩有机结合起来，也是有效的储能原件。

作为民用来说，燃料电池在江苏、上海都有一些新能源小镇的示范项目，这里边很大一部分就是氢。

2008年，德国大规模风光氢去哪里？50%以上的氢进到天然气网。新加坡则可以到15%。

我国也有示范，但现在不到5%，如果大规模电解氢，是可以直接进入天然气管网的。

家电应用热电联供，相当于氢电池综合能源分布，主要两个燃料电池模式，目前对CCHP技术有比较多的困难。

第一个是LNG技术，系统集成上边需要进一步突破；第二是燃料电池大规模示范比较少，目前燃料电池与热电联供能量管理模式还需要进一步突破，这是我们燃料电池分布式能源里边遇到的问题。

四、氢氧燃料电池技术

氢氧燃料电池也是一种，原来用的是空气，为什么谈氢氧？氧气来源于电解的氧气，用在储能罐里边，为什么氢氧重要性比较高？以前没有大规模分装电解水，现在如果电解水以后，电解水阳极反过来是氧气、氢气，比例正好可以为燃料电池发电，实际上理论可以做到完全闭合，就是电解水生成氢和氧，氢和氧形成水，水又回到电解槽，完全闭合。

燃料电池有区别。第一个是寿命区别，氢氧和氢风最大区别，氢氧需要生成氧气排，有很多技术需要突破，2010年做到现在，有很多突破，也有很多问题；

第二个是燃料电池水如果回收的话，不需要的水可以无人值守；第三个是没有氢气排放，也就没有安全隐患。

所以燃料电池如果把电解水和气体全部密闭循环的话，就可以不受自然灾害、空气污染的影响，而且任何地方都可以运行，所以将来电解水大规模推广是一个非常重要的燃料电池技术。

这是我全部汇报，谢谢大家！

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）【扫码观看直播】