雖然氫能作為一種高效、環(huán)保的能源，具有長期的發(fā)展?jié)摿ΓF(xiàn)階段仍存在制氫成本高、儲(chǔ)氫技術(shù)不夠成熟等問題。
作者 | 東子
去年北京冬奧會(huì)，投入使用了816輛氫燃料電池汽車成為官方客運(yùn)的主力。氫能這種新型清潔能源，受到更加廣泛的關(guān)注。
上個(gè)月，2023中國國際清潔能源博覽會(huì)暨中國國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)舉行，百余家相關(guān)企業(yè)共同亮相，展出氫能全產(chǎn)業(yè)鏈各類產(chǎn)品。
氫能，在碳中和主題下反復(fù)被提及，也是接下來數(shù)十年里構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。那么，氫能未來會(huì)走向何方?發(fā)展過程中有哪些痛點(diǎn)?市場(chǎng)上又有哪些潛力型玩家?
優(yōu)質(zhì)能源，萬億規(guī)模市場(chǎng)
數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，全球鋰電市場(chǎng)規(guī)模已超過500億美元。再加上帶動(dòng)的新能源電車市場(chǎng)，合計(jì)規(guī)模已經(jīng)超過了萬億人民幣。
作為另一種優(yōu)質(zhì)的含能體能源(包含能量的物質(zhì))，氫能源也呈現(xiàn)出許多類似的優(yōu)勢(shì)：來源廣泛、續(xù)航能力強(qiáng)、加注方便。這些優(yōu)勢(shì)一再表明，氫能即將成為下一個(gè)“鋰電”。
2022年3月，國家發(fā)改委、能源局出臺(tái)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035)》，指出氫能是我國未來能源體系的重要組成部分、是用能終端首先綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體、是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。
規(guī)劃還提到，至2025年，我國燃料電池車保有量有望達(dá)到5萬輛，可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年;到2030年，形成完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系;到2035年實(shí)現(xiàn)涵蓋交通、儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)。
在國家政策的積極號(hào)召下，各地也在積極規(guī)劃布局氫能產(chǎn)業(yè)。僅去年一年，就有十余個(gè)省出臺(tái)了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。這些規(guī)劃的實(shí)施初步形成了五個(gè)示范區(qū)，分別為京津冀、河北、河南、上海和廣東，為氫能技術(shù)的推廣和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也為推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了新的契機(jī)。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，氫能市場(chǎng)可以分為上游制氫、中游儲(chǔ)氫運(yùn)氫和下游加氫用氫三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)細(xì)分又能帶來一系列龐大的產(chǎn)業(yè)體系。
平安證券研究所的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，未來可預(yù)見氫能市場(chǎng)的上游制氫、中游儲(chǔ)氫運(yùn)氫和下游加氫用氫三個(gè)環(huán)節(jié)分別有著10000億元、200億元以上和萬億級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模，氫能市場(chǎng)將會(huì)成為一個(gè)巨大的藍(lán)海市場(chǎng)，未來有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
圖片來源：平安證券研究所
隨著氫能技術(shù)的不斷發(fā)展和政策的強(qiáng)力支持，氫能產(chǎn)業(yè)的萬億市場(chǎng)將會(huì)逐漸兌現(xiàn)。上下游各環(huán)節(jié)的巨大市場(chǎng)潛力也將吸引更多企業(yè)涉足氫能產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)存在“致命”痛點(diǎn)，商業(yè)化進(jìn)程仍存阻力
盡管氫能有著諸多成為主流能源的理由，但至今仍未能大規(guī)模推廣，產(chǎn)業(yè)上和技術(shù)上也存在一些“致命”痛點(diǎn)，阻礙了氫能產(chǎn)業(yè)商業(yè)化進(jìn)程。
圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，最先需要解決的問題就是起點(diǎn)的制氫問題。目前工業(yè)制氫主流方法包括化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫，前兩者由于在生產(chǎn)中不可避免會(huì)產(chǎn)生二氧化碳排放，一般被劃分為“灰氫”。電解水制氫則是通過水的電解得到氫氣和氧氣，沒有碳排放，故被稱為“綠氫”。
根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，2021年全球氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中通過天然氣和煤制的灰氫達(dá)到81%，是當(dāng)前氫能消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主體，而電解水僅占0.04%。
當(dāng)下，制約電解水發(fā)展最大問題是“電貴”。中信證券對(duì)于電解水成本的拆解測(cè)算，以常見的堿性電解水制氫法為例，目前總成本為23.8元/Kg，其中電費(fèi)為16.8元/Kg，占比超過70%;根據(jù)預(yù)測(cè)，2030年的電費(fèi)下降一半達(dá)到8.4元/Kg，相應(yīng)總成本也下降到12.6元/Kg，成本大幅下降。
圖片來源：中信證券研究部
十四五規(guī)劃指出，第二批風(fēng)光大基地預(yù)計(jì)總裝機(jī)約4.55億千瓦，其中十四五期間完成裝機(jī)約2億千瓦。隨著風(fēng)光能源運(yùn)用并網(wǎng)，有望為電價(jià)“減負(fù)”，電解水制綠氫的成本將會(huì)不斷向灰氫接近靠攏。
其次，我國的制氫基地和用氫站分布不均，氫的運(yùn)輸也是目前亟待解決的難題之一。參照其他的氣體能源，氫能源最理想的運(yùn)輸方式也是管道儲(chǔ)運(yùn)。
由于氫氣分子量較小，分子間間隔較大，因此壓縮乃至液化都是十分困難的。目前我國現(xiàn)行的儲(chǔ)運(yùn)方式也以高壓氣氫運(yùn)輸為主，液氫運(yùn)輸作為試點(diǎn)進(jìn)行推廣。這種運(yùn)輸模式下，最顯著的特征就是“高成本、近距離”，遠(yuǎn)無法達(dá)到經(jīng)濟(jì)性推廣的要求。
圖片來源：《Making the Hydrogen Economy Possible》、光大證券研究所
根據(jù)未來能源布局發(fā)展規(guī)劃，長距離的“西氫東輸”是大趨勢(shì)所在。就在近日，我國首條“西氫東送”跨省區(qū)長距離純氫運(yùn)送管道項(xiàng)目啟動(dòng)，總長約400多公里，運(yùn)輸成本為每公斤幾元，相較于目前的長管拖車下降了近80%-90%，有望為運(yùn)輸痛點(diǎn)帶來解藥。
圖片來源：央視《經(jīng)濟(jì)信息聯(lián)播》
在用氫端，制約氫燃料電池車推廣的核心問題在于電堆成本。電堆作為燃料電池系統(tǒng)的“心臟”，成本約占總體的60%左右。再對(duì)燃料電池電堆進(jìn)行拆分，其中催化劑和質(zhì)子交換膜是目前技術(shù)與成本較難推進(jìn)的兩個(gè)部分，分別占比36%和16%。
工業(yè)上目前主流的催化劑是Pt(鉑)、Pd(鈀)等貴金屬，價(jià)格昂貴，難以大規(guī)模推廣。非貴金屬、納米材料等新型催化劑的性能也已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，但距離工業(yè)化仍有一定距離要走。
而質(zhì)子交換膜，則面臨著類似光刻機(jī)的困境。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年國內(nèi)燃料電池質(zhì)子交換膜的市場(chǎng)份額中戈?duì)?W. L. Gore & Associates)占了85%，國外廠商累計(jì)市占率超過88%。
高度的進(jìn)口依賴，讓質(zhì)子交換膜有著被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。因此，質(zhì)子交換膜的國產(chǎn)替代也是氫燃料電池普及的必然條件。
氫能產(chǎn)業(yè)布局刻不容緩
面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，多家企業(yè)已經(jīng)積極開展技術(shù)布局，相應(yīng)給出了一些解決方案。
在綠氫的制備方面，即將沖擊IPO的國富氫能給出了一個(gè)值得借鑒的思路。根據(jù)國富氫能官網(wǎng)展示的方案，制氫可以與水、風(fēng)、光等可再生能源結(jié)合，將多余的電能高效的轉(zhuǎn)為氫能。其還與歐洲技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作，研發(fā)并生產(chǎn)用于單戶和多戶住宅的智能太陽能分布式制氫儲(chǔ)能解決方案，融合了太陽能、氫能、熱能、鋰電儲(chǔ)能和燃料電池等多能互補(bǔ)的一體化系統(tǒng)。在高效的能源利用轉(zhuǎn)化方案下，高額電費(fèi)成本帶來的制氫困境有望得以緩解。
圖片來源：國富氫能官網(wǎng)
在儲(chǔ)氫方面，長城汽車旗下子公司未勢(shì)能源聚焦于拓展氣氫、液氫兩大應(yīng)用，圍繞長距離、重載運(yùn)輸和大容量車載儲(chǔ)氫開展了一系列研發(fā)突破。月初，未勢(shì)能源發(fā)布了最新的“木星”車載液氫儲(chǔ)氫系統(tǒng)，單瓶儲(chǔ)氫質(zhì)量高達(dá)80kg，續(xù)航里程超過1000km，已經(jīng)配套長城汽車“新長征1號(hào)液氫重卡”進(jìn)入到路試階段。面對(duì)乘用車，未勢(shì)亦推出了第二代70MPa-57L Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶，超出主流的35MPa儲(chǔ)氫瓶一倍，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
在氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案方面，億華通在去年12月與新疆伊犁打造“光伏制氫源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目”。項(xiàng)目立足于新疆伊寧，共建光伏電站、電解水制氫、加氫站、氫儲(chǔ)能、氫燃料電池整車應(yīng)用等項(xiàng)目，預(yù)計(jì)電解水制氫工廠產(chǎn)能達(dá)到每年2萬噸綠氫，計(jì)劃建成加氫站20座，可滿足3000余輛氫燃料電池重卡的日常運(yùn)營需求。
隨著產(chǎn)業(yè)布局深化，多種能源共生發(fā)展將成為大勢(shì)所在，風(fēng)光儲(chǔ)氫一體化和高壓儲(chǔ)用氫將成為行業(yè)發(fā)展主流，產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)有望得到緩解，產(chǎn)業(yè)潛力有望在近些年得到兌現(xiàn)。
結(jié)語
雖然氫能作為一種高效、環(huán)保的能源，具有長期的發(fā)展?jié)摿?，但現(xiàn)階段仍存在制氫成本高、儲(chǔ)氫技術(shù)不夠成熟等問題。
在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和清潔能源需求逐漸增長的背景下，隨著技術(shù)變革、政策支持和產(chǎn)業(yè)布局，相信氫能將成為未來的重要能源形式，展現(xiàn)更廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)機(jī)遇。
來源:中國企業(yè)家俱樂部 作者 | 東子
評(píng)論