中国工程院院士陈清泉：氢能是第五次工业革命基础性能源选择

　　2022年9月7日，年届86岁的香港首位中国工程院院士陈清泉在氢蓝时代开展了专题讲座。

　　陈清泉院士是世界电动车协会和国际院士科创中心创始主席，被誉为“五院院士”、“亚洲电动车之父”、“电动汽车技术之祖”。是中国工程院院士、世界著名的电动汽车和能源科学专家，同时也是“四网四流”概念的提出者、理论体系的搭建者和产业实践的推进者。

　　陈清泉院士与氢蓝时代的结缘，缘于氢能产业，更缘于人类正由第四次工业革命向第五次工业革命演化——智慧能源革命来临之际。

　　陈清泉院士认为，“世界正在迎来第五次工业革命，人类将面临一场能源革命。”绿色低碳转型已经在世界范围内形成新共识，各国都在积极调整能源布局，数字化智能化技术为智慧能源革命提供了可能。人类要实现第五次工业革命，就离不开氢。因为只有氢能才可以链接起电能与能源大规模转换问题，为人类产生更大的经济效益和环保效益，助力碳中和、助推第四次工业革命演化到第五次工业革命。

　　为引领氢能与燃料电池产业发展，用氢能开启第五次工业革命，氢蓝时代应运而生。该公司在2017年筹建于深圳南山，虽然年轻，但人才荟萃、技术底蕴深厚，已成长为行业龙头企业。氢蓝时代创始人、董事长金晓辉是国内新能源汽车、交通和氢能领域的杰出企业家，也是深圳市氢能产业旗手。技术团队近150人，其中国内外专家和博士22名，汇聚了国内外诸多知名院士弟子和孔雀人才，以及一大批来自上汽、北汽等知名企业集团的创业人才，具有20多年氢燃料电池产品研发和技术积累。

　　当前，氢能已成为我国实现“碳达峰、碳中和”的重大战略选择之一，氢将贯通能源生产、能源流通和能源消费整个过程。氢的能源、物质、材料、燃料四大属性会在未来赋予燃料电池科创企业更多的可能和发挥，电-氢协同是构建“多能互补、多网融合”智慧能源系统不可或缺的组成部分，是实现零碳能源革命的关键环节，是助力中国抢占人类第五次工业革命的基础性能源选择。基于上述共识，在推进碳中和、促进数字经济，努力实现人类第五次工业革命，助力国家抢占智慧能源革命战略制高点的使命召唤下，陈清泉院士出任氢蓝时代能源战略首席顾问，将以国际化的能源视野升级公司氢燃料电池创新科技、产品和应用，加快探索践行氢能和“四网四流”的产业化和商业化路径。

　　本次论坛，是疫情期间陈清泉院士在氢蓝时代的首次现场讲座。讲座的主题是：氢能与四网四流融合的基本理论和实践。讲座共分八个版块和一个问答环节，共九部分——

　　1.二十世纪风云

　　2.创新、科学、工程

　　3.成功之道—致氢蓝时代青年科学家

　　4.能源革命

　　5.氢能的地位与方向

　　6.汽车革命与出行革命

　　7.四网四流融合的理论

　　8.四网四流融合的实践

　　9.问题与解答环节

　　陈清泉院士从方法论的高度，通过对科学、创新、技术的关系以及科学技术发展史的讲解，对科学精神、科学方法和创新机制与氛围的分解与阐述，将科学对社会发展的推进作用和创新机制对人类技术进步促进作用的关系进行了生动描述。

　　在讲到创新与人才时，陈清泉院士情不自禁地回顾起2017年6月，他牵头联合24名在港中国科学院院士、中国工程院院士给中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平写信，表达报效祖国的迫切愿望和发展创新科技的巨大热情后，得到了习主席的高度重视并作出重要指示和部署。迅速推动了国家科研经费过境香港使用，香港科研仪器设备入境内地免关税、国家自然科学基金开放“优秀青年科学基金项目”予港澳年轻学者申请，让港人更广泛参与国家科技建设项目等各项政策措施，大力推动香港成为国际创科中心。陈清泉院士感慨到，正是有习主席这样的国家领导人，正是有国家对创新机制的及时响应和大力支持，我国的创新和人才才会源源不断地涌现。陈清泉院士还从工程哲学的角度，阐述了技术进步所带来的新思想、新产品及其对人类生活生产方式的改变，而新的生产方式与商业模式的诞生进而导致了全新生产关系的产生与发展，从而出现了二战以来人类历史上史无前例的科学技术迸发和对人类历史前所未有的改变。由此发展到今天，人类面临着百年未有大变局情况下的新挑战，即人类如何由第四次工业革命向第五次工业革命顺利演化。陈清泉院士认为，人文、能源、信息的融合，将带来颠覆性的技术与产品，其中，数字经济、智慧能源革命、汽车暨出行革命、低碳氢经济所引发的产业变革趋势与技术发展方向最值得关注。

　　随着讲座的展开，陈清泉院士还结合个人成长、成功经历，就如何取得成功向在座的氢蓝时代青年科学家进行了穿插分享，激励在座的氢蓝人共勉互进。

　　(一)智慧能源革命在智慧能源革命方面，陈清泉院士认为，智慧能源的最终目标是为人类第五次工业革命的实现提供能源底座。而要实现智慧能源就必须实现新型电力系统，所谓新型电力系统是以新能源为供给主体，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动和多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动五大基本特征的能源供应消费体系，关键需要加快构建中国能源互联网。陈清泉院士认为，新型电力系统的核心解决方案必然来自低碳化、智能化、电气化与氢能化。这也是国家采取举国之力推进的“碳达峰、碳中和”的根本原因。“双碳”目标对中国而言只有30年的时间去实现，这既是对中国社会发展的极大挑战，也是中国抢占能源革命先机的历史性机遇。

　　目前，陈清泉院士创建的国际院士科创中心已和联合国开发计划署签署协议，将联合国可持续发展目标地方化，以助力中国特别是粤港澳大湾区加快推进能源革命。

　　(二)低碳经济在低碳氢经济方面，陈清泉院士认为，氢能的地位与发展方向已成为国家战略。未来十年将是应对气候变化的关键时期。根据《巴黎协定》设定的1.5℃温控和净零排放目标，截止2030年前，全球目前每年约12%的脱碳速度，需要提高五倍方可实现。打造低碳氢经济可以加速能源行业转型，在整个节能减排过程中发挥至关重要作用。由于氢可以代替碳氢化合物，特别是在难以实现减排目标的场景和领域中得到应用，氢是通向未来绿色能源的钥匙：氢分子可用于储能，接收可再生能源产生的间歇性能流;在无法电气化或电气化成本效益不高的情况下，氢气可作燃料使用;在发电和需要高温的工业加工领域(例如炼钢)，氢气还可用作进料。现在面临的问题是怎样才能实现氢这种绿色能源的巨大潜力。尽管目前氢技术发展已较为成熟，但整个氢行业和供应链仍处于发展起步阶段。建立低碳经济仍有很长的路要走，其中包括推动终端行业的应用、效仿天然气领域建立氢气全球贸易市场等，政府也需要通过强有力的监管体系提供支持，以实现低碳氢经济的目标。陈清泉院士认为，发展低碳氢经济是全球能源技术革命和产业发展的重要方向，各国氢能发展各具特色—日本、澳大利亚、欧洲、美国、韩国都根据不同的国情采取了不同的发展目标，也出现了不同的技术路线和发展模式，但世界主要发达国家均大力发展氢能产业、制定氢能发展战略。陈清泉院士认为，中国主要有两条绿色制氢路线，一条是光伏或风力发电、电解制氢;一条是种植植物、通过生物发酵制乙醇重整制氢。就燃料电池的技术发展情况，陈清泉院士认为无论是质子交换膜燃料电池、SOFC固态氧化物燃料电池还是PEM制氢技术都是氢能应用的关键技术，目前我国在燃料电池技术研发领域，与国外仍有差距。

　　但随着中国氢能产业发展规划的出台，中国的燃料电池技术正突飞猛进。陈清泉院士认为，氢能技术首先的应用领域是车辆，比如北京冬奥会中氢能汽车的投入与使用，数量快速增加的燃料电池重卡的交付与试行，以及欧洲阿尔斯通和西门子的氢能高铁都正在快速推动氢能技术的落地。就中国氢能产业的发展及方向，陈清泉院士还重点分享了2021-2050年中国氢能产业发展的三个阶段和总体目标、中国燃料电池产业(PEMFC、SOFC/SOEC)发展的三个发展阶段与总体目标。讲到这里，陈清泉院士专门提起了氢蓝时代，认为作为一家成立不到五年的新公司，汇聚那么多汽车领域、燃料电池领域的专家、人才和有志青年，自主创新能力卓越，研发成果丰厚，实属难得。陈清泉院士还认为，氢蓝时代构建V模型产品研发流程和体系，使得公司具备氢燃料电池技术的正向开发能力，推出了一系列全矩阵自主知识产权氢燃料电池系统产品。

　　特别是全球首款最大功率突破130kW和240kW的单堆系统都来自氢蓝时代，且核心零部件国产率可达100%。在燃料电池电堆和智慧氢储能方面，氢蓝时代也不断取得实质性技术突破，已成长为深圳市专精特新企业、国家级高新技术企业，也是国际院士科创中心孵化的唯一氢能科技龙头企业。陈清泉院士风趣地说到，年轻的才是最有潜力的，中国氢能产业的发展就是需要像氢蓝时代这样的富于创新与突破、敢于迎接困难与挑战的公司。要抓住双碳发展机遇，不随大流、独立思考;研发团队面对科技攻关，要保持自强不息、越挫越勇的劲头，公司要让0-1的创新创业精神充分涌动，成就一家伟大的企业。

　　(三)汽车革命和出行革命在汽车革命和出行革命方面，陈清泉院士认为，汽车革命的上半场是电动化，其主要核心技术是轻量化车体、高性能动力总成一体化、高性能安全电池包。2015年以来，中国连续7年全球电动汽车产销量第一，积累了从政策到技术、市场的很多经验。汽车革命的下半场是智能化、网联化、共享化，其主要核心技术是汽车芯片和操作系统。中国可否继续引领世界?未来汽车所涉及的软硬件系统不是一个行业所能覆盖，要跨界融合——既以国内大循环为主，国内国际双循环相互促进;又要科技上以自立自强为主，加强国际合作。陈清泉院士认为，汽车革命已来临，出行革命正在进行中。如何面向双碳目标，加快新能源汽车发展，实现智能化、网联化赋能新能源汽车，是汽车革命的挑战。

　　(四)“四网四流”理论陈清泉院士认为，当前的时代，数字经济或者说数字生产力是最为显著的特征。技术的作用也前所未有的得到强化，但人类社会的健康发展离不开经济基础和上层建筑的共同支撑。纯粹依靠技术而忽视人类思想、人文关怀、价值观念的统领整合，技术的进步必然走向技术的反动。人文世界、信息世界、物理世界的融合就离不开“四网四流”理论，所谓“四网”是指能源网、信息网、交通网、人文网;“四流”是指能源流、信息流、物质流、价值流。其中能源网、信息网、交通网是经济基础的三个支柱，而人文网是上层建筑的重要组成部分。“四网四流”融合是突破性的环形思维取代线性思维，可以将人的主观能动性和能源革命、信息革命、汽车(出行)革命联动起来，将上层建筑的人文网和经济基础的能源网、信息网、交通网融合，建立人—机—物理系统形成的新的生产关系，从而产生颠覆性的经济效益和生态效益，这将颠覆性改变我们和子孙后代的生活，重朔人类赖以生存的经济、社会、文化和环境。这就需要颠覆性地战略思考应对，其核心就是如何解决第四次工业革命的可持续发展和向第五次人类工业革命演化的问题。

　　“四网四流”理论是将哲学、科学与工程融会贯通的系统理论。陈清泉院士认为，要发掘第四次工业革命的数据红利所能带来的巨大生产力，突破传统的线性思维迎接人类第五次工业革命，就要实现人文世界、信息世界、物理世界的融合，准确理解能源和信息的基本关系。从哲学思想上看，“四网四流”是全局思维，是整体大于个体的总和、上层建筑和经济基础的互动关系;从科学理论上，“四网四流”是探索出能源、信息和人的行为的互动规律。从工程实践上，“四网四流”是将能源技术和信息技术结合，开发智能能源操作系统，采用边缘云结构，将能源体系和人工智能大数据体系结合，实现增值效益。谈到“四网四流”的实践时，陈清泉院士认为，汽车革命和出行革命将对全面整合人类现有的人工智能技术、数字孪生技术、智能汽车技术、智能网联，促成智能出行、智能城市的产生，由此带来对能源前所未有的需求。如果仍像过往一样依靠传统化石能源，人类的汽车革命与出行革命无疑就是空中搭楼阁，沙中建城堡。汽车革命和出行革命呼唤智慧能源和新型电力系统。

　　(五)“四网四流”与智慧能源陈清泉院士认为，所谓智慧能源系统，就是通过智能系统，将原来废弃的能源转化为有用的能源，并在能源生产和消费中进碳中和。如何推进智慧能源的建设，陈清泉院士认为，就是通过“四网四流”融合来整合推进。通过“四流”融合机理破解化石能源和可再生能源、集中式能源和分布式能源、一次能源和二次能源、电力能源和化工能源四大矛盾问题，实现碳平衡与生态的良性和谐发展共存，通过能源互联网实现能源流和物质流的耦合，建立碳平衡智慧能源生态系统。要建立碳平衡智慧生态系统，就离不开电-氢协同。陈清泉院士认为，电和氢都是终端可以利用的能源形式，而且便于相互转化，电-氢协同可以充分发挥电便于传输、氢易于存储的优势，为新能源为主体的新型电力系统的多时间尺度灵活调节问题提供全新的解决方案。

　　特别是氢同时具备能源、物质、材料、燃料四大属性，能够耦合电力能源和化工能源、能够耦合能源流和物资流。离开氢的耦合价值与作用，就不可能构建新型电力系统，就无法融汇中国广泛存在的光伏与风电，无力推进中国的“双碳”目标和基于此的能源革命、汽车革命和出行革命，无法实现智慧交通系统，促进智慧城市的形成，发掘人类第四次工业革命的红利，助推并抢占人类第五次工业革命的先机。陈清泉院士认为，目前欧盟工业5.0和日本社会5.0，都在积极布局从第四次工业革命迈向第五次工业革命，都想取得先机。中国在5G技术、人工智能、电动汽车、出行革命、智能网联、智慧城市等诸多方面均已领先一步，随着中国氢能产业发展规划和新《能源法》的即将出台，表明国家已看到了氢能对人类第五次工业革命的能源性、基础性价值。

　　发展低碳氢经济，对促进“双碳”目标，实现碳平衡智慧生态系统具有无法取代的价值与意义。低碳氢经济，是托起人类第五次工业革命的基石!讲座最后，陈清泉院士认为，在上个世纪，我们专注于物理世界的进步;本世纪初，我们专注于网络信息世界的发展和数字化的复兴。网络信息世界创造了新的价值，提高了我们的生产力并改变了我们的人际关系。但是，我们应该进一步打造颠覆性思维，将物理世界、信息世界和人文世界深度融合，有效地将数据转化为信息→知识→智能，解决复杂问题。在现实世界中，仅仅依靠技术并不能解决复杂的问题和迎接新的挑战，必须将人文世界、物理世界和信息世界深度融合。

　　讲座进入问答阶段，陈清泉院士与氢蓝时代青年科学家就相关问题进行了深度的探讨与交流，并详细解答了各位提问者的技术疑问。

　　最后，在氢蓝时代创始人、董事长金晓辉的感谢致辞和所有氢蓝人的热烈掌声中，陈清泉院士也起身为现场的优秀学员们鼓掌、致敬，本期氢蓝时代大讲堂讲座圆满结束。