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行业观察|我国氢能产业2025年起将驶入快车道 未来超半数车辆有望为氢能车
财联社记者 李佳佳
2021-09-24 星期五
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业内人士向财联社记者指出,目前制约氢能产业发展的关键因素包括供应链分散、制氢成本高企、运氢加氢问题突出等,全产业链条均有待突破。
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财联社 (北京,记者 李佳佳)讯,国家电力投资集团氢能科技发展有限公司董事、首席技术官柴茂荣近日接受财联社记者专访时表示,我国氢能产业在2025年左右将进入快速发展通道,2035年左右氢能产业进入稳定发展期,实现大规模用氢、产氢、存氢。到2050年左右,氢能产业将进入成熟期,交通工具中约50%是氢能车,取暖等家庭用能源也有望依赖氢能。

而也在本月,我国自主研制的首套产量达到吨级的氢液化系统调试成功,并实现连续稳定生产。业内人士向财联社记者指出,目前制约氢能产业发展的关键因素包括供应链分散、制氢成本高企、运氢加氢问题突出等,全产业链条均有待突破。但目前丰田等国际巨头的氢燃料电池成本已经低于500元/kw,已经低于锂电池的成本,因此未来氢能源产业拓展空间十分广阔,我国能源结构也有望最终呈现电氢两网互补的状态。

供应链分散导致制氢成本高企 光伏绿氢需加速应用降低氢成本

据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》估算,2030年我国氢气的年需求量将从3342万吨增加至3715万吨,2060年则增加至1.3亿吨左右。但从产业链角度来看,目前制氢环节仍是明显短板。

柴茂荣对财联社记者表示,上游制氢方面,如果计算全程运输、运营等全部成本,制氢成本不能超过15元/公斤,这意味着目前只有灰氢的价格能够满足这个要求。而导致燃料电池汽车的用氢成本高,主要来自于三个方面原因:

一是氢气的供应链太零散,符合燃料电池用标准的氢提纯企业规模和设备规模小。目前氢的提纯、压缩、运输成本已达制氢成本的3-5倍;

二是我国的氢气主要是高压气氢而不是液氢,到加氢站后升压注入加氢站的高压罐,再冷却加注到大型商用车,加氢时间长,过程繁琐,再加上加氢站的加注设备、加氢枪、计量泵、耐压软管和传感器等完全依赖进口。加氢站的建设成本、运营成本、维护成本都很高,氢气供应的总成本高出成本价数倍。他进一步指出,大型车辆完全可以建子母站方式,通过大型母站将氢气通过撬装车或者专用瓶(换瓶)送到各子站,可以减少30-50元/kg成本。

三是法规没有修改到位,氢气还没有作为能源管理。而各示范城市群可以考虑制定地方法规来解决示范运营中的法规欠缺问题。

解决制氢成本问题,光伏绿氢是业界最为关注和加码投资的方向。财联社记者调查了解到,目前隆基股份、协鑫集团、阳光新能源等新能源领先企业均在加速发展这一产业。全球绿色能源理事会主席、协鑫集团董事长朱共山在近日举办的“中国清洁能源科技资本峰会”上表示,2025年左右我国光伏绿氢成本则有望突破每立方一元钱人民币的重要关口,迎来大规模发展,加之新能源电池替代利用和移动能源发展,这样就会带动整个新能源产业链呈现爆发性增长。而隆基股份人士则表示,随着光伏技术改进和成本降低,将来大规模光伏制氢能够落地的条件是电成本在0.1元/度电(目前国内光伏度电成本0.15元左右),目前基本60度电制1公斤氢气,核算下来制氢的电成本6元/公斤,距离成本条件已相差不远。

运氢成为“卡脖子”环节 加氢站造价超2000万成本昂贵

中游的运输和加氢站方面,业内人士表示,运氢是目前最需要突破的环节。光伏进步带来的低成本制氢,将主要布局在新疆内蒙这些日光照强的地方,而用氢则大多在长三角东南沿海,所以未来运氢问题最为需要迫切解决。

据调研,目前我国加氢站有100多座,理论上1个加氢站可以服务80辆氢能车,100个加氢站应该能支持5000-6000辆氢能车辆运营,而实际情况是,目前我国氢能车存量仅1500辆左右,整个产业链还没有形成有效循环。

制约氢能产业链发展的另一个因素是加氢站太贵,建一个加氢站目前需要2000-3000万成本。液空厚普氢能源装备公司CTO许慎启表示,截止2020年底,全球612座加油站,站内制氢加氢一体占15%,液氢占5%,其他为槽车运输站。截止2021年7月,国内加氢站167座,其中110多座已经建成投运。但昂贵的加氢站建成后,后续运营压力明显,目前液氢的商业化运营模式几乎没有,液空厚普也正在探索中。

据了解,目前加氢站环节面临的制约主要为三个方面:第一是安全;第二是审批难度;第三是经济性。安全是氢能利用的基础,但一定程度上,氢能自身特性存在不利因素。如氢比较轻,只有空气密度的0.07倍,扩散速度快,所以加氢站通常需要设计在自然通风、强制通风或把关键容易泄露的部件放在室外;另外,氢的可燃性比较高,爆炸范围比较宽,氢是极低的融合点,爆点只有0.017毫焦,一个摩擦静电就会发生爆炸,所以所有的氢气装置里面都会有除静电的一个装置;还有,氢的泄流率高,比水高50倍。所以,加氢站的安全系统是全生命周期的过程。

丰田氢燃料电池已低于锂电池成本 多个氢能产业环节将有望突破

在下游应用方面,柴茂荣对财联社记者表示,氢能源汽车未来锋将有较大发展空间。燃料电池是从大巴向乘用车、再向多元化发展的路径。纵观燃料电池的发展历史,燃料电池是从大巴车向乘用车,从低功率向高功率密度的发展,成本的下降速度虽慢,但丰田第二代Mirai之后,已经跨越了商业化成本的界限。

据了解,最早的燃料电池汽车是1993年奔驰的大巴,采用巴拉德7千瓦电堆、105kw的电堆系统,跟目前的大巴车电堆功率差不多。1998年通用汽车开始做乘用车,我国最早于2003年前后也造了乘用车,但由于功率密度低、电堆太大、成本太高,加之车辆运行稳定性差,并不具有实用性。2014年,丰田推出Mirai第一代,造价在乘用车的两倍以内,实现纯氢续航距离650km,开创了燃料电池汽车商业化进程。但由于加氢站条件的限制,目前全球销量也就10000多台。加上韩国现代的燃料电池汽车,全球销量约30000辆。

据业内人士介绍,目前丰田燃料电池成本已经低于500元/kw,已经低于锂电池的成本,加上丰田在固态电池领域的突破,全混燃料电池推广的速度会逐步加快,我国氢燃料电池乘用车时代也必将到来。

柴茂荣还表示,氢能作为二次能源来自于水,发电后又回到水,具有能源和储能的双重属性。水资源广泛存在于海洋,陆地的江河湖,青藏高原和南北两极的冰雪,包括沙漠的地下水等等。国家电投集团氢能公司在2017年提出的未来能源结构为电网和氢网的两网互补,电氢电体系,正在被国内外同行们认同。

柴茂荣预计,我国氢能产业发展在2025年左右进入快速的发展通道,2035年左右氢能产业进入稳定发展期,可能开始大规模用氢、产氢、存氢。到2050年左右,氢能产业将进入成熟期,交通工具中约50%将是氢能车,取暖等家庭用能源也依赖氢能。

而在加氢站环节,据了解,我国也制定了加氢站整体发展标准,计划将于2023年建成420座加氢站,2025年744座,中石化在2025年要达到1000座加氢站。包括加氢站在内的行业整体布局有望迎来快速发展和破局的阶段。

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