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氫能被稱為“21世紀的終極能源”,據(jù)國際氫能源委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調研報告》,2050年,全球氫能源需求將增至目前的10倍,全球氫能產業(yè)鏈產值將超過2.5萬億美元。
另據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計,至2025年,我國氫能產業(yè)產值將達到1萬億元。2050年,氫能在我國終端能源體系中占比超過10%,產業(yè)鏈年產值達到12萬億元。
目前,氫能產業(yè)已吸引很多企業(yè)來分一杯羹。據(jù)天眼查數(shù)據(jù)顯示,目前全國氫能相關企業(yè)有3060余家。其中,2022年新增注冊企業(yè)580余家,增速達24.8%。尤其是進入2023年,氫能開始“狂飆”,1~5月新增氫能企業(yè)130余家,國鴻氫能、捷氫科技、國富氫能、中鼎恒盛等四家氫能公司正在排隊IPO。
發(fā)展氫能,不僅基于市場需求,更基于國家發(fā)展。
中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉就曾表示,發(fā)展氫能和燃料電池產業(yè)是我國應對能源安全、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑和重要歷史機遇。
目前,隨著綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展成為國際共識,ESG(環(huán)境、社會、治理)越來越受到人們的重視,在氫能中,相較于灰氫、藍氫,利用可再生能源制成的綠氫,才是更為清潔的能源,才堪稱“21世紀的終極能源”。
對此,國際氫能學會副主席、清華大學教授毛曾強曾強調:“綠氫是發(fā)展氫能的初衷。”發(fā)展氫能就是為了能源的“去碳化”,只有通過無碳能源生產“綠色的氫”,才能實現(xiàn)這一目標。
綠氫的重要性不言而喻,但目前綠氫的發(fā)展,依然遭遇一系列障礙。
基于此,本文圍繞綠氫行業(yè),試圖回答三個方面的問題:
1、世界及我國的綠氫發(fā)展概況如何?
2、發(fā)展綠氫的重要性體現(xiàn)在哪?
3、綠氫降本的障礙有哪些?
一、我國綠氫滲透率約2%
氫能,是指氫和氧進行化學反應釋放出的化學能,是一種二次清潔能源。
氫能將被廣泛地應用于交通、工業(yè)、建筑等領域。尤其是在燃料電池領域這一塊,在8月17日中國電動汽車百人會組織召開的“風光儲氫高質量落地應用高端研討會”(下簡稱“研討會”)上,有專家預計到2025、2026年,很有可能把氫燃料電池成本做到跟現(xiàn)在鋰電池的成本一樣。
氫能,按照制備方法的不同,目前分為三類,分別是灰氫、藍氫與綠氫。其中,灰氫是利用化石能源,如煤炭制備的氫氣,多碳;藍氫主要由天然氣等化石燃料產生而來,通過碳捕捉、碳封存等技術進行處理所得,少碳。
綠氫是指由可再生資源(如太陽能、風、水等)制成的氫氣。綠氫的生產過程環(huán)保,不易排放二氧化碳等空氣污染物。
因此,相較于灰氫、藍氫來說,綠氫更為環(huán)保,可作為綠色能源的持續(xù)動力,實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。在全球新能源轉型中,綠氫扮演著重要角色。
據(jù)德勤公司的報告,目前,由于成本問題,可再生能源制成的綠氫將占氫能產量的比重不到1%。目前,藍氫的供應不斷增多,但從2040年起,將逐漸讓位于綠氫。到那時,綠氫將成為全球最具競爭力的能源之一。到2050年,綠氫將占氫能產量的比重將達到85%;屆時,以綠氫為主的氫能年貿易額或將達到2800億美元。
對于我國來說,據(jù)車百智庫與百人會氫能中心發(fā)布的《開啟氫能在交通、工業(yè)、建筑、儲能領域的多場景應用》(下簡稱研報),在碳達峰碳中和目標下,發(fā)展氫能已成為我國能源行業(yè)減碳共識。
氫能在我國終端能源消費中的占比,也在逐年提升。目前,國內氫能需求以化工領域為主,其中合成氨行業(yè)對氫氣的需求基本穩(wěn)定在1000萬噸左右,交通、冶金等行業(yè)氫氣需求還有明顯增長空間。預計到 2030 年、2050年,中國氫氣的產量將分別達到3715萬噸、6000萬噸,在終端能源消費中的占比將分別達到5%、10%。
受限于“富煤少氣”的能源結構,我國天然氣制氫成本較高,但煤制氫技術成熟,傳統(tǒng)煤化工和焦炭行業(yè)已形成完整的制氫工藝體系和完整的產業(yè)鏈條。盡管煤制氫過程排放強度較高,但原料煤炭來源穩(wěn)定,經濟性顯著,目前已占全國氫氣產量 60%以上。由于基數(shù)較大,煤制氫在今后一段時期內仍將是中國氫能供應體系的重要組成部分,也是近中期低成本氫氣的主要來源。
另一方面,我國的綠氫發(fā)展也非常迅速。
據(jù)光大證券研報顯示,2020年,我國綠氫滲透率約2%。2021年以來,我國綠氫示范項目數(shù)量持續(xù)增長,電解水制氫進入大規(guī)模示范新階段。隨著大容量電解槽的出現(xiàn),部分項目開始探索商業(yè)化運營模式。大規(guī)模示范有利于提高國內可再生能源制氫的工程能力,擴大綠氫生產規(guī)模,降低綠氫成本。預計到2025年,堿性和PEM電解槽成本將在目前的水平上降低35-50%,從而推動氫能在下游多元場景的創(chuàng)新應用,加快綠氫對灰氫的替代進程。
另據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計預測,到2030年我國綠氫占比將達到15%,2050年將大幅提升至70%。
二、綠氫重要,但成本高
目前,氫能產業(yè)已經爆發(fā),據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計,至2025年,我國氫能產業(yè)產值將達到1萬億元。2050年氫能在我國終端能源體系中占比超過10%,產業(yè)鏈年產值達到12萬億元。
據(jù)天眼查數(shù)據(jù)顯示,目前全國氫能相關企業(yè)有3060余家。尤其是進入2023年,氫能開始“狂飆”,1~5月新增氫能企業(yè)130余家,國鴻氫能、捷氫科技、國富氫能、中鼎恒盛等四家氫能公司正在排隊IPO。
但是,綠氫才是發(fā)展氫能的初衷。國際氫能學會副主席、清華大學教授毛曾強曾強調,發(fā)展氫能就是為了能源的“去碳化”,只有通過無碳能源生產“綠色的氫”,才能實現(xiàn)這一目標。
而對于我國來說,發(fā)展氫能,尤其是發(fā)展綠氫,不僅基于市場需求,更基于國家發(fā)展。
中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉就曾表示,發(fā)展氫能和燃料電池產業(yè)是我國應對能源安全、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑和重要歷史機遇。
在研討會上,有專家表示,我國若出現(xiàn)石油短缺,如果“有了氫了,氫能轉化成綠氨,綠色甲烷,綠色甲醇,可以替代燃料,這樣就更安全了。”
另一方面,綠氫產業(yè)培育發(fā)展起來,可以大量把風光資源轉化成能源載體平臺,再往下游傳導,會帶動整個工業(yè)各個體系和整個能源革命。
譬如,我國的內蒙,以及沿河西走廊地區(qū)是風光資源富集地區(qū),最大的優(yōu)勢就是有風有光,均可以轉化為綠氫。但是,這些地區(qū)的經濟不發(fā)達、產業(yè)落后。因此,如果內蒙的綠電制綠氫的項目走通,就可以形成了一個綠氫制儲運的完整產業(yè)鏈,從而盤活當?shù)亟洕?/p>
目前,綠氫產業(yè)鏈最大的問題是成本問題。據(jù)研報預測,“十四五”期間,中國將在積極利用工業(yè)副產氫,并大力開展可再生能源電解水制氫示范,氫氣平均制備成本降至25元/kg,但是,依然高于灰氫、藍氫。據(jù)研討會上專家所述,山西地區(qū)的美錦加氫站,采用的是非綠氫,其價格最低能做到9元/kg。
低成本供應,是氫能規(guī)模化應用的前提。研討會的專家也表示,若沒有頂層設計,我國的綠氫產業(yè)發(fā)展五年內都沒有經濟性。
這是因為,目前,相較于其他國家,我國對綠氫的補貼等支持措施較為滯后。
影響綠氫成本的,最主要還是電價。研討會上,有代表表示,綠氫中的電解水制氫,大概42%-43%的成本來自于電,所以電價直接影響氫價。電價滯后,對綠氫產業(yè)扶持和培育的作用很有限。因此,綠氫低成本的重要實現(xiàn)路徑,就是低電價。
另外,綠氫是低碳、甚至零碳,若參與碳交易,也可以降低成本。中國氫能聯(lián)盟理事長劉國躍此前撰文表示,綠氫在碳減排方面優(yōu)勢顯著,是推動交通、化工、鋼鐵等碳減排難度較大行業(yè)脫碳的重要解決方案。
總之,氫能,尤其是綠氫,前景依然十分廣闊。在研討會上,北京億華通公司常務副總經理于民表示,氫能最早期商用之一就是氫燃料電池,預計到2025、2026年,很有可能把氫燃料電池成本做到跟現(xiàn)在鋰電池的成本一樣。
而且,據(jù)研報預測,綠氫受益于新能源發(fā)電的快速發(fā)展,制氫成本將不斷降低。到2030年,國內電解水制氫規(guī)模將達到75GW左右,氫氣平均制備成本20元/kg左右;到2050年,中國將以可再生能源發(fā)電制氫為主,氫氣平均制備成本降至10元/kg。