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核心技術裝備國產化——氫能的阿喀琉斯之踵
來源︰中國能源報作者︰日期︰19.12.26

  國產裝備可靠性不足 生產企業偏少

  中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書(2019版)》指出,與發達國家相比,我國“在氫能自主技術研發、裝備制造、基礎設施建設等方面仍有一定差距”。

  以產業鏈的關鍵一環——燃料電池為例,《白皮書》表示,工程化、產業化水平依然滯後。具體而言,“膜電極、雙極板、質子交換膜等,已具備國產化的能力,但生產規模較小;電堆產業發展較好,但輔助系統關鍵零部件產業發展較為落後;系統及整車產業發展較好,配套廠家較多且生產規模較大,但大多采用國外進口零部件,對外依賴度高。”

  在接受記者采訪時,中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所研究員衣寶廉稱,我國在整車、系統等方面早有布局,但零部件企業相對較少,尤其是核心部件、材料及其配套工藝遲遲未能突破。“像質子交換膜、空壓機、氫氣循環泵等設備,國內雖有企業介入,但與國際先進產品相比,可靠性、耐久性仍存在較大差距。大部分關鍵零部件依賴進口,無形中增加成本。”

  對企業而言,“成本”表現得更為直接。一位不便具名的整車制造商告訴記者,其使用的電堆等核心部件,目前為加拿大進口,國內尚無產品可滿足要求。“進口成本高、周期長,售後服務也相對麻煩。若有質量可靠的國內產品,我們肯定願意優先考慮。”

  類似情況,還發生在加氫站建設等其他環節。廣東國聯氫能技術有限公司總經理王德新表示,早期建站時,國產裝備曾被作為首選。“但一批產品用完後,我們還是決定改為進口。並非國產設備一定不行,而是在使用中發現,有的批次質量好,有的則差一些。進口裝備的成本能高出百分之七八十,但質量穩定、有保障。”

  “不過,采購成本雖高,進口設備的維修頻率低、使用周期長。看起來一次性投資貴,如果按照全生命周期折算下來,進口設備其實更劃算。至少目前,國產裝備還需要一定的成熟期。”王德新直言。

  量產工藝受限 缺乏反饋機制

  國產裝備到底差在哪兒?

  國家能源集團北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利認為,目前在堿性電解水、氫氣純化等制氫環節,裝備國產化率較高,基本不存在“卡脖子”現象。而在產業鏈中下游,依賴進口的情況相對突出。“準確地說,國內企業不是完全做不出,但要實現批量化生產,一致性、可靠性還面臨較大挑戰。”

  “比如催化劑、加氫槍、高壓閥門等,除了技術和材料因素外,批量化的生產工藝技術也非常重要。實驗室產品的性能或許可以,連續化的生產工藝卻不一定過關。”何廣利表示,技術攻關僅僅是第一步,進入產品階段,如何真正將技術轉化為生產,且保證設備的性能好、成本優,可靠性及壽命達標才是難點所在。“說白了,大多數設備不是卡在實驗室階段,關鍵在于能不能實現穩定量產,也就是難在工藝技術。”

  工藝技術受限,在部分業內人士看來,與下游市場也息息相關。“由于起步晚、經驗少,國內裝備的可靠性尚未得到充分驗證。”北京中科富海低溫科技有限公司氫能技術研發主管雷靈龍坦言,在氫能產業興起之前,很多配套裝備並無太大市場,國內需求少,廠家自然不願過多投入。久而久之,國產裝備與國際先進水平的差距越來越大。

  此外,即便已實現投用的裝備,目前也未形成“反饋機制”。以加氫站為例,何廣利表示,美國、日本等地,均已建立起完善的數據收集及分析系統。一單出現問題,可及時反饋給技術開發方,進而有針對性地解決問題。“我們對此重視不足,更多還在采用‘土辦法’,設備壞了就更換,沒有深究到底為何壞了,是產品本身問題還是工況不合理,從而缺乏示範階段的反饋數據,反過來難以促進裝備水平再提升。”

  多位企業負責人還告訴記者,由于國產化裝備的標準、規範尚不健全,企業更多只能自行摸索與選擇。“如何評定一套設備的優劣?在缺乏具體參數的情況下,只能選擇一些國際知名品牌。”上述未具名的企業負責人稱。

  加快國產化進程建立裝備自主化長效機制

  “應該看到,我國的部分技術水平已達到、甚至超過國外的商業化產品,但多數停留在實驗室和樣品階段,還沒有形成大批量生產技術。因此,亟待加強上述關鍵材料核心部件的技術轉化,加快形成具有完全自主知識產權的批量制備技術和建立產品生產線,全面實現關鍵材料核心部件的國產化與批量生產。”結合現狀,衣寶廉呼吁。

  衣寶廉還指出,目前,從部件到系統的評價檢測體系仍不健全,導致氫能產業全鏈條下的產品推廣嚴重受限。對此,亟待完善相關標準體系,建立完整、有效的材料、部件、系統等檢測體系,為產品應用提供基礎保障。

  “比如在日本、美國,目前都有大型涉氫裝備的國家級測試中心,從安全到性能測試,涵蓋制氫、儲氫、加氫站、燃料電池等各個環節、各類設備。但在我國,這類專業中心少之又少。”何廣利進一步表示,對于氫能裝備而言,進入示範階段的批量生產是薄弱環節、共性問題。“如何做出來、能工作,還要保持長期良好運轉、具備一定的競爭力,這是實現國產化的根本所在。”

  對此,佛山環境與能源研究院院長趙吉詩也稱,整體來看,進口裝備已經或更接近于完成示範應用、驗證、改進完善的過程,在穩定性、一致性、系統匹配性等方面具有一定優勢。但也要看到,國產裝備的售後更便利、價格更低廉,提高國產化率是降成本的必然選擇。為破除氫能產業發展“重技術、輕裝備”的局限,一方面要持續支持技術創新,加快國產化裝備的商業化應用;另一方面,采取措施鼓勵國產裝備的應用推廣。“任何一種技術或裝備的成熟,都要經過長時間的示範應用、驗證、改進完善,逐步發展成熟,這一過程需要供需兩方齊心協力。”

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