首页 > 新闻 > 一财号

分享到微信

打开微信,点击底部的“发现”,
使用“扫一扫”即可将网页分享至朋友圈。

氢风起!全球聚焦氢能源

2021-12-28 15:55:54

作者:海南省绿色金融研究院    责编:杨斐然

氢风起! 回顾2021,资本市场掀起一股“氢能”概念热潮。在“碳中和”的大背景下,我国氢能源产业迎来重要发展机遇期。从中央到地方,氢能都被赋予了很高的使命,为抢抓氢能产业发展机遇,政策利好频出,氢能和燃料电池汽车产业全面爆发的大幕已拉开。上有国家顶层设计,下有地方鼎力支持,氢能产业在“十四五”期间将迎来怎样的发展态势?

全球聚焦氢能源

氢能以其清洁、高热量、零排放等优势,作为“能源”正在获得业界的认可并成为国际议程的新焦点。全球目前已经有超过20个国家或联盟发布或制定了《国家氢能战略》,这些国家和联盟占世界经济总量达到了75%。中国、美国、欧盟和日本等主要经济体都把氢能作为未来能源安全的突破口。其中日本的氢能产业已走到了世界的前列,美国在氢能及燃料电池领域的专利数仅次于日本,而欧洲欲后来居上,在政策规划及项目数量上全球占比最高。

目前,全球氢气产量约为每年7000万吨,市场规模为千亿美元。据国际氢能委员会(Hydrogen Council)预测[1],到2030年全球氢能领域投资总额将达5000亿美元,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,氢能产业将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳排放并创造超过2.5万亿美元的市场价值。

我国氢气产、用量已均居世界第一。2021年4月21日发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》(以下简称“《白皮书》”)[2]显示,当前我国氢气产能约每年4100万吨,产量约3342万吨,是世界第一产氢国。《白皮书》预测,2030年我国可再生能源制氢有望实现平价,在2060年碳中和情景下可再生能源制氢规模有望达到1亿吨。需求方面,2030年我国氢气的年需求量将增加至3715万吨,2060年则增加至1.3亿吨。此外,中国氢能联盟还预计,到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6000万吨,可减排约7亿吨二氧化碳,产业链年产值约12万亿元。[2]

图1. 氢能发展政策梳理

图片

顶层设计里的“氢元素”

我国作为氢能生产和消费全球第一的大国,中央政府高度重视氢能产业的发展和规划:2019年两会期间氢能发展首次写入《政府工作报告》,2020年6月,氢能被纳入《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,2021年3月《中华人民共和国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布,氢能与储能被列为前瞻谋划的六大未来产业之一。

2021年9月6日,随着北京牵头申报的京津冀氢燃料电池汽车示范城市群获得财政部、工信部、科技部、国家发展改革委、国家能源局的联合批准,我国首批燃料电池汽车示范应用城市群正式出炉,分别是京津冀、上海、广东。三个获批城市群中,京津冀氢燃料电池汽车示范城市群是由大兴区代表北京市作为牵头城市,联合海淀、昌平等六个区,以及天津滨海新区,河北省保定市、唐山市,山东省滨州市、淄博市等共12个城市(区)组成。上海氢燃料电池汽车示范城市群包括苏州、南通、嘉兴、淄博、鄂尔多斯以及宁东能源化工基地。广东城市群确定由佛山市牵头,联合广州、深圳、珠海、东莞、中山、阳江、云浮、福州、淄博、包头和六安等城市。在4年示范期间,五部委将对入围的城市群按照其目标完成情况,通过“以奖代补”方式给予奖励。

2021年12月3日,工信部印发《“十四五”工业绿色产业发展规划》,提出聚焦实施工业领域碳达峰的行动,其中又数次谈及氢能:1.在明确工业降碳实施路径中提出要加快氢能技术创新和基础设施建设,推动氢能多元利用。2.开展可再生能源电解制氢工程示范,并发挥中央企业、大型企业集团示范引领作用。3.在推进产业机构高端化转型中提到提升清洁能源消费比重,鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。4.发展氢燃料燃气轮机、超高压氢气压缩机、高效氢燃料电池等新能源装备。5.开展绿氢开发利用等新型污染物治理技术装备基础研究。6.推进绿氢炼化等技术的推广应用。[3]

 

“十四五”开局年成氢能源政策元年

顶层设计之外,全国目前已经有23个省市自治区发布了地方氢能源专项规划和指导意见,超过48座城市发布了氢能政策。

京津冀:2021年8月16日北京发布的《氢能产业发展实施方案(2021-2025年)》提出,到2025年前,培育10-15家具有国际影响力的产业链龙头企业,京津冀区域累计实现氢能产业链产业规模1000亿元以上。

2021年8月8日发布的《天津市科技创新“十四五”规划》指出,氢能产业是天津港保税区“十四五”期间培育发展自主创新引领的四大未来产业集群之一。

河北则着力建设张家口国家级氢能产业示范城市,力争2035年建成国际知名氢能之都。目前,张家口是全国氢燃料公交车运营数量领先的城市之一。在北京冬奥会期间,张家口赛区将投入运营氢燃料大巴车600余辆,“氢”情保障北京冬奥。此外,国内首个风电制氢工业应用在张家口沽源即将建成投产。

长三角:上海市作为国内较早介入氢能和燃料电池领域的城市,一直处于国内“领头羊”的位置。据上海市发布的《燃料电池汽车产业创新发展实施计划》,到2023年,规划上海燃料电池汽车产业发展实现“百站、千亿、万辆”总体目标,加氢站接近100座并建成运行超过30座,加氢网络全国最大,形成产出规模约1000亿元,发展规模全国前列,推广燃料电池汽车接近10000辆,应用规模全国领先。嘉定、青浦、临港等地争相建设氢能特色产业园区:青浦区制定了《青浦区氢能及燃料电池产业规划》,中石化氢能(上海)总部、氢能叉车示范运营等项目将落户青浦工业区;临港新片区发布了《中国(上海)自由贸易试验区临港新片区综合能源建设三年行动计划(2020-2022年)》。

早在2019年,浙江省发展改革委发布《浙江省加快培育氢能产业发展的指导意见》,提出到2022年,浙江省氢燃料电池整车产能达到1000辆,氢燃料发动机产量超过1万台,氢能产业总产值超过100亿元。2021年12月16日,宁波市发改委发布《宁波市氢能示范应用扶持暂行办法(征求意见稿)》,对日加氢能力1000公斤以上的加氢站最高补贴500万元!

2021年8月9日,苏州发布全国首份加氢站安全管理规定《苏州市加氢站安全管理暂行规定》,为国内氢能利用行业标准制定起到了带头作用。

珠三角:2021年12月8日,在广东佛山举行的2021联合国开发计划署氢能产业大会披露的信息显示,当前广东已建成加氢站39座,氢能企业超过300家,氢能产业产值超过百亿元,燃料电池汽车产业处于国内领先水平。

2021年12月17日,《深圳市氢能产业发展规划(2021-2025年)》正式发布。根据规划,到2025年,深圳将形成较为完备的氢能产业发展生态体系,建成氢能产业技术策源地、先进制造集聚高地、多场景应用示范基地,实现氢能商业化应用,氢能产业规模达到500亿元。到2035年,氢能产业规模将达到2000亿元,形成集氢气制、储、运、加、用于一体,关键技术达到国际先进水平的氢能产业体系。

成渝:2021年11月30日,四川省和重庆市同时启动“成渝氢走廊”建设,两地规划于2025年前投入约1000辆氢燃料物流车,并配套建设加氢站。近年来,四川和重庆密集出台了氢能产业规划及相关支持政策,聚集了氢气“制、储、运、加、用”上下游200多家企业及科研院所等,形成氢能全产业链布局。两地已累计投入运营氢燃料电池汽车440辆,建成加氢站15座。

表1.其他省市地区《十四五规划纲要》

氢能相关政策及专项氢能政策汇总:[6]

图片

 

我国氢能产业面临哪些问题

图片

图2.氢能源产业链全景

图2.展示了氢能源产业链的全景,主要包含三个环节:上游制氢、中游储氢运氢和下游用氢。目前,我国在氢气制备方面已经掌握了核心科技,中游的氢储运环节仍存在技术瓶颈,下游氢能应用产业则是刚刚起步。具体来说,我国氢能产业面临如下困难和问题:

一、上游氢源结构不“健康”,新能源制氢渗透率低。氢气来源以“灰氢”为主,特别是煤制氢占比极高,参考图3。相比于“蓝氢”、“绿氢”或是同等规模的天然气制氢,煤制氢在环保、能耗等多个方面都存在明显的劣势。

图片

图3.我国及全球氢产能结构现状

(数据来源:中国煤炭加工利用协会)

二、中游储氢、运氢存在“卡脖子”问题。1.储氢技术、装备(高压储氢瓶)落后于发达国家,重要设备和材料(如氢气压缩机、碳纤维等)仍依赖进口。2.输氢管网建设刚刚起步,目前仅有100公里,远少于欧洲的1598公里和美国的2500公里[7]。

三、下游用氢面临终端价格高、标准体系不健全和基础设施未规模化等问题。基于氢燃料电池的交通运输业是目前最具前景的氢能利用领域,但推广受成本制约极大,加氢站、氢能汽车等相关产业对政府补贴依赖程度高。我国制氢、储运氢、加氢成本占比分别在37%、27%和36%,与发展较为成熟的日本加氢站对比可以发现,氢气成本(原材料及生产运输成本)占日本氢气售价的占比为38%,而这一比例在中国的氢气成本结构中高达65%[7]。2020年我国终端氢加注成本普遍在50-80元/kg,而据测算,若要在能源使用端实现与柴油平价,终端氢价格需下降至30元/kg以内。而截至2020年底,我国已建成的128座加氢站都尚未盈利,氢燃料电池汽车累计保有量也仅为 7352辆。

 

我国氢能产业发展方向

目前,电解水制氢的成本之所以居高不下,除固定资产投资、运维等开支,电力费用占据了总成本的70-85%。按现阶段平均工业电价0.6元计算,产氢成本高达40-50元/kg。而据测算,只有当电价低于0.3元时,电解水制氢成本才能与其他工艺路线相当。不过,随着光伏、风电、水电成本下降,电解水制氢的成本也会持续下降,未来与大规模光伏发电或风力发电配套的电解水制“绿氢”将成为主流趋势,也将成为实现零碳排放最环保的解决方案。

预计到2030年“绿氢”占比提升至23%,到2050年将达到70%。目前全国大部分地区的光伏度电成本在0.3-0.4元,午间光伏的“谷电”成本还要更低,青海等优质资源地区已降至0.2元。国内最大的一体化可再生能源制氢储能项目-宁夏宝丰能源太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目,现已落地宁东能源化工基地的。中国石化在新疆库车1GW光伏制氢项目已于2021年11月30启动,预计年产氢气2万吨,建成后将成为全球最大的“绿氢”生产项目。

图片

图4.全球氢能产业结构预测

(数据来源:中国氢能源及燃料电池产业白皮书)[2]

此外,利用弃风、弃光、弃水电力制氢构建以氢能为基础的能源补充系统(HECS)可以将间歇、不稳定的可再生能源转化储存为化学能,极大提升清洁能源的利用效率,解决过剩能源的消纳问题。多能互补模式为解决新能源波动性带来了曙光,同时带来的生态环境效益和经济效益也是难以估量的。另外,氢能在支持冶金、水泥、化工等需要“深度脱碳”的传统高能耗行业的相关技术亟待突破。

2021年12月16日,国家能源集团召开氢能产业发展专题会,会议指出,氢能产业未来的发展方向主要包括清洁能源基础燃料、能量储存介质、不同能源行业耦合的重要媒介。

可预见,在未来,可再生能源制氢,储氢材料储氢,氢燃料电池发电,将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统,成为可再生能源之外实现“碳中和”的重要路径。

 

结语

氢能是21世纪最具发展潜力的清洁能源之一,虽然发力较晚,但备受瞩目。综合国内外新能源产业的发展形式,以及应对气候变化脱碳减排的进程,我国的“十四五”正值氢能发展的关键窗口期。在顶层设计与地方政策的加持下,2022年,我国氢能源相关的科技、产业创新和先行示范上都将驶入快车道。

 

参考资料:

1.《A sustainable pathway for the global energy transition》,Hydrogen council,2017

2.《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》,中国氢能联盟

3.《“十四五”工业绿色发展规划》

4.《2021-2025年中国氢能源行业深度发展研究与“十四五”企业投资规划报告》

5.《北京市氢能产业发展实施方案(2021-2025年)》

6.政策丨30省“十四五”氢能发展目标及具体路径,全国能源信息平台

7.氢能时代来临!万亿级市场打开!七禾研究

 

(作者系海南省绿色金融研究院研究员王绍博)

一财最热
  • 第一财经
    APP

  • 第一财经
    日报微博

  • 第一财经
    微信服务号

  • 第一财经
    微信订阅号

  • 第一财经
    VIP APP

点击关闭