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氢能源,一场输不起的全球竞赛

发布时间:2021-08-17 17:33:00

氢能今年迎来布局热潮,一些光伏企业纷纷进入这个领域。对比其他能源,氢能清洁环保,能量密度大,被一些人看作“终极能源”。但要大规模发展氢能,还面临制、储、运、用多个环节产业链长、技术复杂等瓶颈。


近期,美国总统拜登签署行政命令,设定2030年电动车占新车销量比例达到50%的目标。目标中特别明确零排放汽车内涵,除传统的电池电动汽车、插电式混合动力汽车外,首次强调了燃料电池电动汽车或标志着美国新能源产业政策结构重心向燃料电池电动车倾斜的开始,而氢能一直是美国推崇的清洁能源


能源大国俄罗斯不久前发布《2024年前氢能发展行动计划》(以下简称行动计划),明确2024年前全面建立氢能产业链。行动计划还提出,到2050年,俄罗斯氢能出口量将达790万-3340万吨,出口创收将达236亿-1002亿美元。


作为石油和天然气资源富集的国家,俄罗斯为什么突然决定大力发展氢能源?一些专家分析,主要是因为俄罗斯两大能源出口市场——欧盟和中国都在大力推动绿色低碳发展,这意味着传统化石能源出口可能将受到影响。以欧盟为例,煤炭进口去年大幅下降接近40%,油气进口接下来也势必萎缩。俄罗斯显然是在积极寻求能源转型。


至于为什么选择氢能,中国氢能联盟专家委员会主任、同济大学教授余卓平说,与其他新能源相比,氢能有一大特点。“电由于它的不可储存性,实际上没有办法交易,包括可再生能源也不是能源交易产品。但是可再生能源转换成氢气以后,氢可以成为一个大宗交易的新型能源载体。所以从交易特征来看,它将为全球应对气候变化的合作提供一个非常好的平台。”


在俄罗斯的东面,日本是全球最早押注氢能的国家之一。众所周知,日本氢燃料电池汽车技术独步全球。今年,日本将开始从澳大利亚进口液态氢,这标志着氢能商业化迈出关键一步。日本的邻国——韩国最近则宣布研发氢能燃气轮机,研发成功后将建设燃氢火电厂,做到无碳发电。



实际上,氢能的利用方式远远不止这些。


“像德国是把制的氢掺到天然气管道里,掺一定比例,让居民使用,效果也挺好,因为这样相当于把氢气当天然气使用,有经济上的效益。大家研究各种途径,也都有人尝试,但是并不一定说哪一种就一定特别好,要因地制宜。”相关业内人士介绍。


据专家观察,随着能源革命在全球推开,各国正在就氢能展开一场全球竞赛。谁占得先机,就能抢占未来产业链的制高点。余卓平说,虽然氢能技术目前并不像其他清洁能源那样成熟,但各国谁也不愿承担巨大的机会成本。余卓平说:“从整个国际形势来看,全球氢能产业发展的势头非常强劲。现在占全球GDP大概52%的27个国家里面,有16个国家已经全面制定了国家的氢能源发展战略,另外还有11个国家正在制定国家的氢能源战略。”

  

我国也是这11个正在制定氢能源战略的国家之一。目前,我国已经有20多个省(区、市)发布了氢能规划和指导意见,不少市场主体正快速进入氢能产业链的上下游。

  

值得一提的是,车载供氢系统70MPa加注难题正在逐步攻克。近日,中国电力中关村延庆园加氢站完成首次70MPa加氢测试工作,共对2种车型、分5车次加注总计重量80公斤氢气。该站是科技部“科技冬奥"重点专项――“氢能出行关键技术研发和应用示范"课题中首个完成建设任务的加氢站,具备35MPa和70MPa两种加注能力,日加氢能力可达1000公斤,是北京首座70MPa加氢站。

  

然而,当前的全球氢市场仍处于胚胎期。据估计,全球每年生产约7400万吨的氢气。美国每年生产约1000万吨的氢气,略高于欧盟。波兰生产约100万吨,已经在全球氢生产地图上占有一席之地。

  

就目前的市场而言,有两个方面需要关注。首先,氢主要用于化学和炼油过程中的资源,其作为运输燃料的应用很少。其次,目前大约95%的氢是通过化石燃料转化生产的,这些氢被称为黑氢、灰氢、蓝氢或绿松石氢。其中有部分氢的生产采用了CCS(二氧化碳捕获与封存)技术,目的是使生产过程中的燃料低碳也就是说,只有5%的氢,是由可再生能源生产的低碳绿氢。在欧洲范围内,目前氢在长途运输领域还没有完全竞争力。


产业链层面,尽管氢能源行情主要以下游燃料电池需求放量为驱动,但上游制氢技术的研发突破,才是产业链实现垂直联动的决定因素。基于上述基本面结构,落实在投资层面,主要有三个层次的机会:

  

  • 上游制氢环节:我国PEM电解水制氢技术距国际先进水平仍有一定差距,当前水平难以实现氢燃料电池对风光电储能需求的完美匹配。上游制氢技术的研发突破或将是政策扶持与企业投资的重点方向。

  

  • 中游储运环节:为兼顾氢储运技术对能效性与安全性的要求,预计未来液氢和管道运输将成为氢储运主流方式。其中,国内低温液态储氢产业化尚不充分,或将成为行业下一个增长点。

  

  • 下游应用环节:与锂电产业链下游以动力电池为主要应用类似,FCEV(燃料电池电动汽车)配套的氢燃料电池是氢能产业链的重要发展方向。我国燃料电池电堆技术处于世界先进水平,国内燃料电池企业有望在全球BEV(电池电动汽车)/PHEV(插电式混合动力汽车)向FCEV升级的产业重塑浪潮中抢占更多市场份额,中期景气度可期。

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