《氢能再加速:行业多频共振,蓄势迎候裂变》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-09-12
  • 近一个月以来,氢能赛道大事不断,产业发展有望进一步提速。

    “双碳”时代,绿色优先,氢能因其蕴藏丰富、消耗时不产生温室气体、储存时间长等特性备受瞩目,被视为未来工业脱碳、能量长周期储运、商用车燃料电池等领域的主力。此前从未大规模商业化的氢能赛道,也被普遍认为具有“从零到一”的历史性机遇,根据钛媒体APP此前报道,中国科学院院士欧阳明高曾在“2023世界氢能技术大会”上预测氢能是有“10万亿”规模潜力的产业集群。

    近期,氢能赛道从政策端到企业端,出现了不少具有标志性意义的重磅事件,各方都明显加快了前进速度。

    政策、规划密集出台

    作为传统领域的“新兴势力”,氢能因成本高昂、技术不成熟等问题在起步阶段缺乏竞争优势,想要发展,政策支持必不可少,我国氢能产业发展的政策驱动效应尤其明显。

    2022年3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确指出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,并分2025、2030、2035年三个节点设立了具体的阶段性目标。规划的发布引发了“风口”开启的预期,地方政策、投资方、企业形成了一波“赛跑式”入场的浪潮,但也同时在缺少清晰商业模式、市场化需求的情况下催生了大量难以消化的产能,并产生了盲目跟风、低水平重复建设、跑马圈地等问题。此后,在政策端“合理布局、有序发展”“稳慎应用,示范先行”等导向和入局者“碰壁”的前车之鉴下,行业“虚火”渐去,颇沉寂了一段时间。

    今年8月8日,又一国家层面政策出台,国家标准委与国家发展改革委、工信部、生态环保部、应急管理部、国家能源局联合印发《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》(以下简称《指南》),这是我国首份氢能标准体系顶层设计指南。根据能景研究的统计,《指南》出台前,我国氢能领域共发布各级标准292项,数量不少,但严重“偏科”,存在标准集中于产业链下游、企业主体参与较少、滞后于产业发展等问题,所以亟需国家出台顶层标准,健全完善全产业链体系,打破各环节固有壁垒。有业内人士指出,《指南》的意义不在于直接解决成本、需求等难题,而是通过推进标准的设计、出台,让规范走在产业前面,间接引领各方在同一体系内开展合作,逐步解决产业制、储、运、加、用各环节的问题。

    除《指南》外,近期氢能也在各行业、地方政府的政策规划中频频出现。近一个月来出台的《钢铁行业稳增长工作方案》《汽车行业稳增长工作方案》等方案中,数次提及加快氢能基础设施建设、氢能应用场景打造等相关内容。

    地方政府层面,浙江、新疆、广西、宁夏、吉林等地近期陆续出台氢能产业相关发展规划、行动方案。其中,新疆政策力度最大,先是于8月末印发《自治区氢能产业发展三年行动方案(2023-2025年)》,明确氢源开发、氢能应用充分联动等主攻方向,并对三年中每年的示范区建设进度、可再生能源制氢产量、氢燃料电池车产量等做了具体的目标规定。随后,有“氢十条”之称的《自治区支持氢能产业示范区建设的若干政策措施》紧跟而上,公布了对氢能企业在企业培育、推广应用、金融支持等10个方面的专项支持政策,并提出成立氢能产业发展联盟。

    省、市、自治区之外,西安、鄂尔多斯、包头、湖州等20余个副省级市或地级市也于8月至9月间纷纷发布了氢能产业发展行动方案或规划,形成集聚之势。

    政策密集出台对行业形成了利好预期,光大证券研报称,《指南》等政策的密集发布有利于行业形成共振,氢能产业发展有望进一步提速。

    制氢、用氢两头火热

    相比于政策,8月份还有让行业更兴奋的大事件发生。

    8月30日,中国石化宣布,其建设的新疆库车绿氢示范基地项目(以下简称“库车项目”)全面建成投产,电解水制氢能力2万吨/年,全部就近供应中国石化塔河炼化公司,用于替代炼化油加工中使用的天然气制氢,实现脱碳绿色发展。

    该项目是我国规模最大的光伏发电直接制氢项目,也是我国首个实现绿氢规模化工业应用的项目。消息发布后,不少媒体以“零的突破”“业界沸腾”形容项目投产的意义和引起的反响。

    一个项目的投产缘何能让行业如此关注?主要原因有三:

    一是规模突破。这主要是指库车项目的投产将可再生能源制氢的产能、规模快速提升到了2万吨/年的数量级。所谓可再生能源制氢,即通过风、光、水等可再生能源直接发电制取氢,与目前仍占主流的化石能源制氢相比,生产过程中不产生温室气体,因此产出的氢被称为“绿氢”。绿氢是国家氢能规划中明确的未来重点方向,但目前受到制取成本高、电源不稳定等问题影响,产能、规模一直上不去,国家规划中,2025年可再生能源制氢量目标定为10-20万吨/年,新疆行动方案中2023年全年可再生能源制氢量设定为2万吨/年以上,与库车项目的年产能相同,可见该项目规模的突破意义;

    二是示范作用。工业领域脱碳是氢能应用的主阵地,根据中国氢能联盟的预测,到2060年工业领域氢气使用量将占到氢气总量的60%。但目前,工业用氢,尤其是钢铁、化工等行业,主要还是使用化石燃料燃烧制氢,这种氢气在制取过程中产生大量碳排放,因此被称为“灰氢”。工业领域对传统能源依赖性强,脱碳难度大、进展慢,绿氢也始终难以在主阵地批量取代灰氢。而库车项目是我国首次实现绿氢在工业领域的规模化应用,每年可减少碳排放48.5万吨,示范作用明显。此外,项目对于制-用一体化项目的建设、氢气就近应用的发展方向也都有示范作用;

    三是带动效应。氢能与更早进入发展轨道的储能相似,在初期面临成本高、需求弱、技术创新慢、商业模式不完善等问题,为了推动产业发展,都采用了央国企牵头打造大基地,创造产能和需求,刺激全产业链尽快创新技术、降低成本的方式,库车项目即是此中代表。根据中国石化介绍,库车项目突破性地解决了新能源波动电力场景下柔性制氢等技术难题,重大设备及核心材料全部实现国产化,其需求直接促进了国内电解槽等相关产业规模大幅提升。

    据钛媒体APP了解,中国石化早在2021年就提出了打造“中国第一氢能公司”的目标,近两年相关业务布局、建设明显加快,在2023年半年报中,中国石化称公司致力于大力开拓氢能应用场景,积极向“油气氢电服”综合能源服务商转型。

    除了库车项目投产,8月份氢能领域还有两大龙头亿华通与金风科技签订风氢一体化产业合作协议、中石油首个可再生能源制氢示范项目开工等重要企业动态,综观这些引起关注的事件,多与制氢、用氢相关,这也与我国目前氢能产业制、用“两头热”的现状相符。

    制氢方面,如前文所述,我国目前通过化石能源、工业副产制取的氢占多数,未来的方向是通过可再生能源电解水的方式制取绿氢。虽然受成本、技术制约,当前产出能力和商业化进程均较慢,但业内对该领域普遍给出了高预期,据中国氢能产业联盟预测,2060年我国氢能产量将达到1. 3 亿吨,而其中1亿吨都来自可再生能源电解水制氢,市场前景广阔。目前,国电投、隆基、阳光电源等龙头公司在电解槽等相关设备领域都有布局,而随着需求渐旺,入场者也越来越多。

    应用方面,主要用于工业、交通、电力、建筑四大能源消费领域,其中又以工业、交通为核心应用场景,具体如工业领域的炼钢、炼油等,交通领域的公交、重卡燃料电池。目前我国交通领域应用发展较快,工业领域也通过库车项目等示范项目渐渐显露出迭代趋势。得益于氢能在新旧能源间的耦合作用和世界范围内脱碳的大趋势,氢能应用需求在未来的增长空间较大,也是该产业被视为下一个“万亿风口”的基底所在。

    储存、运输仍有瓶颈

    制氢、用氢的“两头热”激发了上下游的热度和潜力,但也同时显示出中游储存、运输环节“中间冷”的现状。

    在目前的氢能产业链图景中,储、运环节嫁接着制、用两端,虽然初始阶段国家倡导的一体化项目、就近应用场景减缓了储、运压力,但长期来看,想要大规模商业化、实现产业长足发展,想要平衡我国中西部制氢产量大、东部沿海用氢需求多的差异格局,储氢、运氢必须跟上两端的发展速度。

    氢存在密度小、易燃易爆、在纯净状态下不易运输等自然属性,储运难度本就较大,目前相关环节发展相对较慢,当前的技术解决方案,普遍欠缺经济性。

    具体来说,我国氢能储运环节还存在三个比较明显的瓶颈:

    一是核心部件产量、性能相对较弱。目前,氢气的储存方式主要分为气态储氢、液态储氢和固态储氢三种,气态储氢主要通过储氢瓶实现,因其成本相对较低而发展较早,已产生了中材科技、中集安瑞科等年营收百亿以上的板块龙头。但目前我国储氢瓶始终受其核心部件(阀门、 内胆、高端碳纤维)等产量较低、性能参数较弱的制约,产品储存密度、效率较低,与国际先进制造工艺存在代差。而业态储氢目前处在示范阶段,固态储氢则仍在研究阶段,两者都亟待核心材料、制造工艺等取得突破性进展;

    二是储运成本居高不下。目前受到技术、基础设施等制约,我国运氢主要依靠长管拖车,但这种方式多适用于短距离运输,难以经济、高效地在长途运输中实现。运输方式的限制推高了成本,目前不少加氢站运营成本的7成都消耗在了储运环节。目前业内较多观点认为管道运氢是未来大势所趋,能够平抑运输成本,但我国在这一领域还处于示范阶段,无法规模化应用。

    三是安全隐患仍较大。氢的易燃易爆性质是行业老生常谈的话题,一旦泄露不仅可能形成喷火,还易引发爆炸,导致严重安全事故。此外,金属材料容易在接触氢的同时形成“氢脆” ,导致强度降低、寿命受损。目前无论相关材料技术还是配套的检测、预警等安全技术,都还不足以消除储运环节的安全性隐患。

    新兴产业想要完成“从零到一”的裂变,就总要一次又一次地蓄力加速,氢能制、用两端已在多方助推下崭露头角,或许,下一个实现突破的就会是储、运关键环节。

  • 原文来源:https://h2.in-en.com/html/h2-2428164.shtml
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  • 《2050年将迎来“氢能时代”》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-01-15
    • 新华社1月9日刊发题为《“ 氢能时代” 中国加快探索氢能经济》的报道。文章称,汽车发动机不“喝油”了,建筑取暖不烧天然气了,重工业热力来源告别黑煤球了……未来,替代这些传统能源的有可能就是氢能和燃料电池。不久前在北京举办的“首届北京未来科学城氢能与燃料电池技术发展大会”,与会专家为人们描述了这样一幅未来图景。 “氢能时代”来临 氢能通常是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量。它更加清洁、高效并可再生,相比于潮汐能、风能等,氢能更便于储备、运输,同时它也是“能源互联网”中的重要纽带。氢能来源多样,可以从化石能源中获取,也可以从工业副产品、合成甲醇、生物沼气中获取。如今,氢能正在走向规模化、商业化。 基于这些特点,燃料电池成为氢能的重要应用成果,具有燃料能量转化率高、噪音低以及“零排放”等优点,从20世纪末以来便受到各国关注,其研发、示范和商业化应用的资金投入不断增加。中国工程院院士汤广福表示,能源消费正在发生变革,高效节能、智慧用能是现代能源消费模式的典型特征。 国际氢能委员会发布2017年发布报告称,氢能源是能源结构转型的重要方式,预计在2050年之前,通过更大规模的普及,氢能源将占整个能源消耗量的大约20%。数据显示,2017年全球燃料电池机组数量增长15%,达到7万多套。 面对这一发展趋势,美国、德国、日本、韩国等国家均在氢能基础研究、应用研究方面进行了大规模投入。在日本、美国、德国等地,氢燃料电池车部分已经投入使用。丰田FCV燃料电池商业车最大续航里程约700公里,美国“尼古拉”燃料电池拖车头最大输出1000马力,德国已批准燃料电池火车应用于商业化。 不仅是汽车,发电、工业能源、建筑等,同样是氢能和燃料电池的重要应用领域。在日本,家用燃料电池热电联供系统已投入使用,使家庭有了自己的“发电站”和“供暖站”。航天领域,大推力火箭的动力来源也大多采用氢能。 中国企业、研究机构也在“紧盯”氢能源。2017年7月,北京市科委、昌平区政府联合主办北京未来科学城氢能技术协同创新平台签约仪式,推动打造代表国内氢能领域最高科研水平的协同创新平台,首批签约的12家科研单位共有24个氢能研发团队。 清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强介绍,我国有超强的氢气供应能力,目前氢气来源还是以煤炭、天然气为主,可再生能源制氢尚处于示范阶段。 成本高、氢站少 氢燃料电池的短板 “燃料电池汽车或者动力是我们未来车从化石燃料为主走向电动化路径当中非常重要的途径。”中国汽车工业协会副秘书长许艳华说。近期在由中国汽车动力电池产业创新联盟燃料电池分会参与主办的“第一元素” 2018氢能及燃料电池产业年度发展论坛上,氢燃料电池汽车未来路在何方成为最热的话题之一。 近两年,氢能及燃料电池行业正式进入产业化元年,国家与地方陆续发布了《“十三五”战略性新兴产业发展规划》、《汽车产业中长期发展规划》,《上海市燃料电池汽车发展规划》等一系列政策及规划。氢燃料电池汽车已在上海、郑州、张家口、佛山、云浮、十堰等多地实现商业化运营。国内各大知名汽车企业纷纷布局,传统能源企业、汽车零部件企业、产业资本也相继在氢能及燃料电池产业加码投入。 国家很早就将氢燃料电池汽车列为新能源汽车三大发展方向(包括混合动力、纯电动、燃料电池)之一,然而与前两种新能源车相比,氢燃料电池汽车至今仍处于示范运营阶段。究其原因,氢燃料电池汽车的高制造成本和加氢站的布局偏少是制约产业发展的关键因素。 中国工程院院士凌文:建议将氢能纳入能源体系 低碳化转型发展是中国应对内外部新形势新挑战的共同要求。凌文认为,氢能开发与利用是能源清洁化发展的重要方向。在优化能源系统方面,氢能作为一种二次能源,可实现多异质能源跨地域和跨季节的优化配置,形成可持续高弹性的创新型多能互补系统;在提高能源安全方面,发展氢能源配合燃料电池技术,有助于大幅度降低交通运输业的石油与天然气等的消费总量,降低二者对外依存度;在提高可再生能源利用率、促进能源革命方面,氢作为能源互联媒介,可通过可再生能源电力制取,通过氢气的存储或气体管网的运输,实现大规模的储能及调峰,实现电网和气网的耦合,增加电力系统灵活性。 从国外看,已有多国政府出台氢能及燃料电池发展战略路线图,美国、日本、德国、韩国、法国等发达国家更将氢能规划上升到国家能源战略高度。 凌文引述国际氢能源委员会发布的报告称,至2050年,在全球范围内,氢能产业将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳,创造2.5万亿美元的市场价值,氢能汽车将占全世界车辆的20%-25%,承担全球18%的能源需求。 2018年10月12日,由国家能源集团牵头组建的中国氢能联盟发布了《中国氢能产业研究报告(核心观点)》,认为未来氢能在我国终端能源体系占比至少要达到10%,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体。 凌文分析,我国氢能开发与应用已具备产业化基础,但还面临一些挑战,例如:与发达国家将氢能纳入国家能源体系不同,我国能源生产和消费结构中,还未将氢能纳入其中而将其作为一种具有发展潜力的能源对待;缺少立足长远的国家氢能产业发展顶层设计、政策保障体系与实施路线图;在核心技术、装备、技术标准方面与国外发达国家存在差距,应用基础设施差距巨大。 此外,氢在我国被列为危化品管理范畴,还未列入能源管理体系。凌文指出,这不利于氢能管理体系构建和相关产业政策的及时出台,也不利于社会公众消除“谈氢色变”的心理误区,容易阻碍“氢能社会”共识的达成和氢经济发展。 就此,他在发言中提出了相关建议: 一是建议国家组织相关部委研究将氢能纳入国家能源体系,推动氢能成为国家能源战略的重要组成部分,制定氢能产业发展战略及实施路线图,建立科学长效的产业发展扶持与激励政策。 二是建议明确氢能产业的行业主管部门并加强行业管理,加强行业发展战略、规范、行业协调与监管,推进氢能产业的科学发展。 三是建议制定研究设立氢能源及燃料电池国家重大专项工作方案,以氢能国际大科学大工程项目为抓手,积极参与并主导相关国际大科学工程科技创新,加快氢能源等相关领域全球协同科技创新,协同攻关掌握氢能关键核心技术,推动氢能产业的自主核心技术与装备发展。 水氢绿色旋风 自2013年以来,在东莞的樟木头,刮起了水氢“绿色旋风”——来自广东合即得能源科技有限公司研发团队研发的水氢技术氢气即产即用,降低了氢能使用成本,通过移动分布式制氢解决了氢能应用瓶颈。 水氢机是以甲醇和水的混合液作为原料,将其气化—催化整合—纯化从而产生高纯度氢气再利用氢气发电的一种新能源发电设备。水氢机具有便携可移动、原料来源广、氢气即产即用的特点。水氢机不但解决了氢气的储运难题,还将氢气的使用成本大大降低。并且维护频率低,污染程度极低。 水氢机可以减少碳烟颗粒物排放。据计算,如果水氢机应用在汽车上,水氢汽车可以100%减少硫氧化合物(SOX)、氮氧化合物(NOX)、颗粒物(PM2.5)等传统柴油汽车的污染排放。另外,水氢汽车具有内燃机汽车一样的高续航能力及燃料电池汽车的绿色环保性和纯电动汽车的便捷性,却没有加氢、充电难题。 行业对于水氢产业存在的最大担忧便在于一旦铺开推广应用,甲醇燃料是否足以供应。 当前我国已是全球最大甲醇生产国,来自中国氮肥工业协会统计数据显示,经历持续10余年的连续增长,截至2017年底,我国甲醇总产能已达到近8400万吨。该协会预计,2019年,我国甲醇产能有望突破9000万吨。2020年更有望突破1亿吨。 当前甲醇生产技术成熟,且成本要低于汽、柴油。可以说,中国煤炭资源丰富,仅以煤制甲醇便可保证我国百年能源安全,未来甲醇还可通过生物质、农作物秸秆等制取。随着技术的进步,通过加收二氧化碳制备甲醇,人们将源源不断获取清洁可再生能源。 为了培育水氢品牌,合即得也在着手打造水氢产业平台,今后,这个平台将是一个集聚100家水氢科技企业的联盟。 建设水氢产业生态文明,实现美丽中国,水氢擘画了生态文明建设新图景,水氢产业将推促人与自然和谐共生,一定能创造一个又一个绿色奇迹,以更多的优质生态产品满足人民群众新需要,滋养中华民族永续发展、生生不息。