氫能產業發展的“出路”究竟在哪?這或許已經成為氫能從業者談及最多的問題。
近日,業內有聲音表示,雖然氫能產業風口已經來到,但“引爆點”卻遲遲未到。雖然補貼政策已經出臺、制氫項目紛紛簽約,但是真正實際落地難上加難,可見的收益少之又少,眾多投資者都在等一個真正“爆發”的時刻。
產業發展初期的艱難
能源,是一個國家發展的基石。能源問題錯綜復雜,涉及廣泛。在日益進步的當下,全球能源也在走向清潔化、低碳化、智能化。能源的發展,勢不可擋;能源的安全,關乎未來。
氫能,一種清潔低碳的二次能源。來源廣泛,但也難以制取。自“巴黎協定”簽訂以來,全球能源界達成走向低碳化的共識。我國提出“碳達峰碳中和”目標,勢必要擺脫化石能源依賴,助力清潔能源成為主流,改善人類居住環境。
萬事開頭難。當一個產業剛剛萌芽的時候,產業發展初期的艱難也隨之涌現。氫能產業需要不斷被塑造,更需要被堅定地信任。
一直以來,我國的能源結構以化石能源為主。廉價、高效的能源利用優勢使得我國在清潔能源的發展道路上一度陷入緩慢期,新能源亟待崛起。
值得慶賀的是,自二十一世紀以來,我國近幾年在新能源上的投入不斷加大。數據顯示,2022年,全國可再生能源新增裝機1.52億千瓦,占全國新增發電裝機的76.2%,已成為我國電力新增裝機的主體;全國可再生能源發電量2.7萬億千瓦時,占全國發電量的31.3%、占全國新增發電量的81%,已成為我國新增發電量的主體;全國主要流域水能利用率98.7%、風電平均利用率96.8%、光伏發電平均利用率98.3%,持續保持高利用率水平。
此外,國家能源局統計數據顯示,截至2022年底,中國全口徑發電裝機容量達25.6億千瓦,其中,煤電裝機11.2億千瓦,水電、風電、太陽能光伏、生物質等可再生能源發電裝機12.1億千瓦,實現了可再生能源裝機總量超過煤電裝機的歷史性壯舉,同時也是中國提出新型電力系統構想后的標志性成就。
縱觀人類歷史,從“火與柴草”到“煤炭與蒸汽機”,從“石油與內燃機”到“新能源與可持續發展”,歷經千百年的時間,能源結構的不斷轉型提醒著我們:生存需要能源,未來需要進步的能源。氫能的出現并非偶然,作為宇宙中存在最為廣泛的元素,它注定會肩負重大使命。過去,氫氣主要作為還原劑用于工業生產,或者被用于航天材料的制作,極少作為民用而進入到大眾視野之中。今天的氫能產業,一方面在新能源逐步成為能源結構主體的背景之下而被開發,另一方面也成為了世界各國開啟能源革命的重要動力。
作為世界第一大產氫國,中國發展氫能的基礎和優勢不言而喻。但是,氫能產業鏈的建立與打通需要強大的技術背景與財富積累。在氫能“熱潮”來襲后,行業中便出現了爭相加碼、無序競爭的問題,而當“熱潮”褪去,實際留下的卻寥寥無幾。這使得許多人面對氫能產業望而卻步,甚至談“氫”色變。
成本+技術成發展絆腳石
2022年3月23日,《中國氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》正式發布。其中明確:構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系,重點發展可再生能源制氫,嚴格控制化石能源制氫。
當前,我國制氫方式仍以化石能源制氫及工業副產氫為主,制氫過程仍然伴隨著二氧化碳的產生,電解水制氫技術手段在制氫方式中占比不到5%。按照國家發展規劃要求,未來我國將會大力發展清潔能源制氫和可再生能源制氫。自2021年各大光伏、風電企業跨界氫能以來,利用風光發電進而電解水制氫成為制氫方式主要方向。
根據不同的制氫方式,氫氣可分為灰氫、藍氫和綠氫。分析當前我國氫能產業發展現狀以及未來前景可以看到,電解水制氫是制氫產業鏈必由之路,將開啟萬億氫能賽道。不可忽視的是,目前電解水制氫設備仍未開啟規?;瘧茫杀疽琅f是首要難題。據測算,堿性電解水制氫設備制氫成本和質子交換膜電解水制氫成本分別在31.91元/kg和42.50元/kg,兩者用電成本分別占比74.8%和50.6%。假設可再生能源供電的電價下降到0.15元/kWh,則對應堿性電解槽和質子交換膜電解槽的制氫成本將分別下降到約17元/kg、29元/kg,由此可見,降低用電成本是目前節省電解水制氫成本的最有效途徑。
除用電成本外,技術瓶頸也正在制約電解水制氫產業的長足發展。對于質子交換膜電解水制氫技術而言,如何達到理論電解效果成為技術攻破重點。加之質子交換膜造價較為昂貴,其使用的催化劑較為依賴鉑族金屬及其合金,雙極板、氣體擴散層等重要零部件的國產化率較低,極大增加設備成本。
按照目前氫能產業發展趨勢,制氫成本將會逐步降低。一方面,我國西北地區棄風棄電現象較為突出,合理利用這些風光資源或可解決低成本電力問題;另一方面,我國電價有望實現平價,隆基氫能董事長李振國表示,當電價達到2毛錢時,制氫成本有望達到1.5元/m3。
2022年,我國制氫技術加快發展,電解水制氫技術快速革新。目前我國電解水制氫技術以堿性電解水和質子交換膜電解水為主流,其中堿性電解水制氫技術更以其成熟的技術和較低的成本而受到眾多氫能企業的青睞。
越來越多的制氫企業朝著堿性電解水制氫設備大標方邁進。進入2023年,蘇氫氫能、中電豐業相繼邁入2000Nm3/h,助力我國電解水制氫產業更上一層樓。此外,常州藍博氫能也在今年2月交付一套2000Nm3/h的甲醇制氫系統,制氫純度達到99.995%。
產業規模化曙光即將到來
氫能廣泛應用于交通、化工、石油、鋼鐵、儲能等領域,也正是因其應用場景眾多使得氫能成為被“熱捧”的關鍵能源,氫能產業鏈勢必將不斷延伸擴展。
自2019年政府工作報告首次提出“氫能”后,從中央到地方,利好政策層出不窮。截至目前,已有20多個省份發布氫能專項規劃及行動方案。根據《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》,到2025年,燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設一批加氫站。截至2021年底,全球在營加氫站達到659座。其中,我國加氫站數量位居世界第一。
盡管現在氫能產業發展面臨著基礎設施不完善、核心技術存在短板、成本居高不下等難題,但是仍有可喜成績出現。
從氫能產業下游應用端看,2022年燃料電池汽車產銷數量大幅提高,全年分別完成0.4萬輛和0.3萬輛,同比增長105.4%和112.8%。加氫站建設上,全國加氫站已超270座。氫能熱電聯產系統也在進行示范嘗試,此前,松下集團在無錫高新區打造的全球首個純氫燃料電池項目——松下冷熱電三聯供氫能示范項目正式啟用。在交通領域中,氫燃料電池物流車、氫燃料電池牽引車等重型卡車也已在眾多地區交付上路。
從氫能產業中游儲運端來看,氣態、液態、固態三種儲氫技術均有較大提高。未勢能源IV型儲氫瓶生產線進入試生產階段,項目投產后產能可達10000只/年,并覆蓋35MPa和70MPa;中科富海制造的5噸/天氫液化器大型臥式冷箱已經下線,我國民用液氫向大規模應用邁進一大步;廣州、昆明同時實現固態氫能發電并網,首次實現光伏發電制成股臺氫能應用于電力系統。
應用拉動生產,需求帶動供應。中國是世界上產氫量最大的國家,隨著氫能應用的逐步拓展,氫氣的需求將會逐步擴大。近日,全球最大光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目傳出好消息:220千伏綠氫變電站成功送電,預計6月底實現投產。該項目投產后每年可生產綠氫2萬噸,預計每年減少48.5萬噸的碳排放。據一季度的制氫項目招標和開工情況統計,今年一季度電解槽出貨量達到835MW,超2022年全年。
“構建以新能源為主體的新型電力系統”。在新能源占據重要地位的今天,氫能產業發展不容小覷更不容忽視。產業發展規?;那疤崾歉鱾€環節的共同努力,隨著我國可再生能源的快速發展,氫能產業的曙光已有來臨之勢。待到氫能下一次“爆發”,能源革命的爆發將會勢不可擋。
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