赵耀中
北京航天试验技术研究所高级工程师

赵耀中:第一,2015年的时候,我们习近平总书记提出军民融合是强军兴军的好方式,这次十九大又把军民融合作为经济发展的一个重要方向,落实到最终的报告里面。军和民之间是什么关系?早期,我们的军工基础不是很发达,尤其在核心业务方面形成了一个比较独立的体系,没有和民用进行很好的融合,所以习近平总书记提出这样一个方向。军事装备一般是对于性能先进性的要求高于成本方面的要求,对于保障的稳定性要求比较高。我们说氢能这个产业一定是军民融合的产业,而且是我们军民融合未来非常好的一个项目,可以相互融合、相互促进、相互提升。
氢能在军用和燃料电池开始的应用,氢作为能源的研究,美国1947年就有研究,在1965年3月,双子星载人飞船首先使用。液氢的无人飞机在美国也是非常好,因为性能好所以可以长时间的巡航,锂电池都做不到。德国的潜艇,就是因为燃料电池和氢气有优越的性能,军用电源、应急通信、雷达的电源方面应用才非常广泛。
民用方面,美国的叉车是一个非常好的案例,以及物流移动使用,当然乘用车也可以。但是民用对于成本的要求是一件非常关键的事情,我们在做产业设计时一定要首先考虑。
军用市场对于氢能源产业发展的作用,第一个是突破核心技术,并进行初步应用示范,以达到一定的成本降低,使民用行业可以接受。通过这个阶段形成的成果到民用行业,民用行业就可以凸显出来它的规模效应,达到燃料电池用氢成本降低的结果。通过一个循环以后,就达到全面保障军事和快速列装。我们认为中国现在氢能行业还处在第一个阶段,我们认为美国已经从第二阶段往第三阶段进行转化。
液氢的使用现状和趋势。美国目前日产量可以达到5000多方,日本400多,加拿大也是1157方,从这个表里面可以得到几个信息,氢液化能力比较强的,除了加拿大以外,都是氢氧火箭发动机技术比较领先的国家或地区。还有液氢工厂的提供或拥有者基本都是加氢站或者氢气提供行业的佼佼者,我们都是认识。因为我们目前国内的液氢工厂还不具备规模化的条件,所以我们拿美国的情况进行深入的研究。这是美国2004年低温工程专业教学用的PPT,其中很大一部分成本就是右下角的绿色部分,60%是固定资产投资,就是设备本身的投资占了很大比例。对于中国来说,如果我们进行设备的国产化,就可以把成本降到很低,这是我们的强项。
我们再来看看美国液氢工厂的分布,主要是在西海岸、东海岸和新奥尔良三个地方。跟目前的燃料电池车发展的区域契合度很高,最密集的地方是加州,跟我们刚才看到的这张图,跟液氢工厂的分布完全一致。我们认为液化的能力必定也影响到加氢站和燃料电池行业的发展。美国对火箭燃料的运输主要是液化以后运输到发射场,而不是当地发射场液化。
我们为什么认为交通领域会用到液氢?优点:可以减少高压容器及管道等的使用,设备的国产化程度很高,安全也可以;液氢槽车运输容量大;站内液氢储存为低压容器;低温储存。对于缺点,我们可以通过很多方式克服掉。
成本方面,美国氢的成本,研究成果认为,只有液氢是所有运输方式里面最便宜的,为了求证,我找美国发射场给液氢提供的经费,3.66美元一公斤,这是我取证过。还有一部分现场制氢,运输距离150公里,是对各种来源、运输方式进行对比。这是运输的成本,这一块是美国液氢运输,除了液化这部分,后期的运输用液氢只需要0.18美元,是气氢运输的1/10。
这是中国的情况,中国历史有5个地方可以生产液氢,现在只有三个,在这四个范围内燃料电池车发展得比较快,美国的液氢工厂和燃料电池车的发展是完全重合,我们的重合度不高。目前液氢情况,陕西基本停产了,而且我们其他地方的开工率不高,所以我们的液氢成本很高,为什么我们希望军民融合,就是提高开工率、使用率以达到军民两个领域的发展。
这是我们前期做的大规模汽车运输和液氢运输的背景,水电解最后是40多元人民币,跟美国的价格比起来差不多。这是我们对运输成本的核算。这是我们对军民融合发展的一些建议,因为目前氢能产业关键问题是使用便利性,其次是成本,成本是目前考虑最多的,通过新技术的使用,其次是规模化减少成本。
目前,我们希望加快重型运载氢氧火箭发动研制,研制大量国产化氢液化装置,带动液化能力达70t/d左右。
我们现在氢能产业军民融合的方向,第一个是做基础设施的共享,这是我们形成的一些能力,包括气瓶水压试验。其次,氢能保障能力共享,我们前期对公路、汽车提供过一些加注服务,我们正在建设70Mpa的车辆测试和示范运行的服务设施。
这是我们技术和经验的共享,包括做车载的液氢供氢系统,可以达到500公里。其次是LH/LCGH加氢站开发与验证。这是液氢工厂建设及液氢装备国产化,促进我国氢液化能力的提升。另外,做使用装备和一些系统,包括气、液、运输公路、槽车的工作。
我们是做航天氢能成果的共享,就是航天用氢标准的转化。希望通过军民融合,通过我们的努力,使氢能行业发展得更好更快,谢谢!

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