新能源制氢迎来多地重磅加码,氢的用途有哪些?
氢是在宇宙大爆炸后最早的形成的第一种元素,是宇宙中最丰富的元素。氢是一种非常特殊的元素,它自己有许多独特的性质,在科学技术、工业生产和现代社会生活等方面中都有很多重要的用途。新能源制氢迎来多地重磅加码,体现了时代科技的发展。对于氢的用途,主要有以下几点。
首先,除填充气球外,氢气在工业生产中也具有重要用途,例如冶炼高纯度硅和钨和钼等贵金属;生产氨和盐酸作为工业原料;在有机合成中,它用于合成甲醇,合成合成石油和添加不饱和烃等。液态氢是火箭和导弹的高能燃料。氢原子火焰用于切割和焊接高熔点金属。当氢气喷射气流吹向电弧时,它在空气中燃烧并产生非常热的火焰,称为原子氢火焰。该火焰可用于切割和焊接熔点高达5000℃的金属。
还可以作为环保电池的原料。镍氢电池和氢氧燃料电池是在新能源研究的基础上开发的高科技产品。它们是一种新型的化学能。镍氢电池的正极为氢氧化镍,负极为储氢合金,电解液为氢氧化钾溶液。镍氢电池的单节电压为1.2V。负极注入氢气,正极注入氧气,催化剂使它们在电池中发生反应并将其转化为水,从而产生电能驱动汽车。氢气是气态,液态和固态的绝缘体。有人推测,如果将氢金属化为金属氢,它可能会成为极好的高温超导体。在超高压下,金属氢的密度将是固体氢的密度的几倍。因此,它具有高的储氢能力,可以用作体积小,质量小的高能火箭燃料。
太阳发出的强光是氢的持续核聚变反应释放出氦气所释放的巨大能量。氢弹比原子弹具有更强大的核武器。使用来启动原子电池组可以连续使用20年而无需充电。如果我们在利用太阳能或微生物分解水和其他方法生产氢方面取得突破,那么当我们能够获得大量廉价的氢时,氢便可以成为人类生命的理想高能和环保燃料。氢作为二次能源具有许多突出的优点。燃烧发热量高,约占汽油的3%。氢的主要来源是水,燃烧后可以无限循环利用;氢是无毒的,燃烧后产生的水是无污染的,实现了零碳排放,是一种环保燃料。氢是气体中的最佳导热,并且是良好的传热载体。
我国可再生能源制氢将会在2030年实现平价,相信大家对于氢能还没有一个具体的了解。随着我国的发展和经济实力的不断提高,科学技术也是变得越来越高级,对于很多资源也是实现了可以再生,因为现在很多资源在使用的过程中会对我们的环境产生破坏,比如煤炭。所以说我们也是在不断的开发出新的洁净能源。氢能就是这些能源当中的一种,在未来,它具有非常好的发展前景,所以在未来的生活当中,氢能可能会作为我们最主要的使用能源出现。
首先我们要对氢能源有一定的了解,氢能源就是可再生的二次能源,它能够通过一些可再生的方式从其他反应那里制出来氢能源,这也是它之所以是清洁能源的主要原因,因为我们知道,很多能源是不可再生的,就比如说煤炭,如果说我们对于煤炭过度开采的话,那么肯定会出现匮乏的现象,因为煤炭作为自然资源,它是长期储藏在地下的并且不会再生。如果我们对它过度使用的话,肯定有一天会出现灭绝的现象,氢能并不会,它属于可再生能源,我们使用完以后可以从其他的反应当中来制取这样就能够达到一个循环的作用,也是出于这个角度亲能才会被作为是清洁能源被开发。
当氢能实现平价以后将会有非同凡响的意义,首先对于我们国家来说就会实现一更高级的能源使用形式。因为氢能是可再生的清洁能源。所以说在未来将会让我们的科学研究变得更加高效,且清洁将不会再对我们的生活环境产生破坏。在近几年因为过于注重国家的发展,而忽略了能源对于环境的破坏,导致我们现在的生态环境已经发生了质的改变,温室效应的影响也是越来越严重。所以氢能能的出现将会在很大程度上改变这样的局面,并且也会被其他国家所效仿,这就是氢能最大的用处。
其次就是在它实现平价之后,将会有更多的人能够使用的起亲能,在之前我们仅有煤炭的时候,很多人就因为经济实力的原因,没有使用煤炭的经济条件。再到现在大家都普遍使用天然气,也仍然有一些贫困地区依然无法享受到这一待遇。那么在未来,如果说氢能能够实现平价的话,我国的大部分居民都会有生活条件来使用如此清洁的可再生能源,这将会对大家的生活和各方面带来很多的便利,并且还会节省大家的金钱,对于提高我们国家的居民水平有很大的帮助。
作为碳中和领域的一个分支。氢能源板块近期表现非常亮眼,板块处在明显的上升通道中,并不断创出 历史 新高。
下面就对氢能源板块做一个分析以及相关标的参考。
氢能源,被誉为是世界上最干净的能源,是真正意义上的清洁能源,也是被称作21世纪最有发展前景的二次能源。
氢能源具有燃烧热值高,燃烧性好,无毒无污染,运输损耗少,可以以多种形态保存的诸多优点,是未来取代化石燃料的终极清洁能源。
各国政府都已出台氢能源及燃料电池的发展战略,美国、日本、德国等发达国家更是将氢能规划上升到国家能源战略高度。
我国对于氢能源发展和氢燃料电池技术的开发也相继出台了一系列扶持政策,并将氢能源 纳入《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》。
由于氢能源是属于二次能源,就是需要通过一定的方法,利用其它能源制取出来。
虽然我国是世界第一制氢大国,但是我们的制氢方法主要是采用化石燃料制取,因此会产生大量的碳排放。
而最环保的制氢方式是电解水制氢, 无污染,氢气产品纯度高。也就是我们俗称的绿氢。
但是因为耗电量大而导致制造成本高。
这也是目前制约我们发展氢能源的一个瓶颈之一。
如今,随着光伏发电的逐步普及,大部分光伏项目告别了多年来的补贴模式,平价上网的时代即将来临。而这对于耗电量高的制氢工艺是极大的利好。
发展氢能产业的另外一个瓶颈是就是储存,由于氢能源的特殊性,制氢完成后需要经过压力处理,再用特殊的储能设备来进行存储,而储存设备的高昂成本也使得氢能源的使用成本居高不下。随着储存技术的不断发展,未来成本具有很大的下降空间。
氢能未来最大的应用领域就是氢燃料电池。
氢燃料电池 汽车 国外是从大巴车起步,现在已向乘用车领域拓展。而我国目前只有燃料电池大巴车,并且大多燃料电池功率小,只能当作充电宝使用。所以这个领域未来发展的空间非常巨大。
整个氢能源产业规模巨大,据估算,到2050年,中国氢能源规模将达到12万亿,而氢能源 汽车 占比将会达到51%!
在实现碳中和目标的指引下,绿色制氢(电制氢)将会是未来发展的主要方向。
在A股上市公司中,很多公司已经在布局绿色制氢产业。日前宝丰能源发布公告称,拟投资十亿元在宁夏设立 全资子公司,通过光伏发电制取绿氢用于化工生产,并计划通过20年时间实现以新能源制取的绿氢替代原料煤制氢。
对于光伏制氢的成本核算,公司算了一笔账: 根据公司现有制氢设备的运行情况,制 1 标方氢气需要 5.2度电,用电成本为 0.63 元制氢设备的折旧、人工、辅助等,每标方氢约 0.07 元。每方氢气的成本可控制在 0.7 元,与目前化石能源制氢成本每标方 0.6 元接近。
我国光伏产业 历经了十余年的发展,一毛钱一度电已经成为现实。在有些光照好的地方,光伏制氢的电力成本约0.15元,大幅低于现在制氢的电力成本。因此,未来光伏制氢的竞争力大幅增强,市场空间巨大。
目前,我国氢能源产业的上市公司数量较多,从各个产业链划分主要有以下几个部分:
氢气制取: 中国石化(600028)、华昌化工(002274)、东华能源(002221)、卫星石化(002648)、金马能源(06885.HK)、鸿达兴业(002002)、凯美特气(002549)、宝丰能源(600989)、金宏气体(668106)、滨化股份(601678)、嘉化能源(600273)、航天工程(603698)、美锦能源(000723)、中国石油(601857)、隆基股份(601012)、*ST金鸿(000669)、东华 科技 (002140)、亿利洁能(600277);
氢气液化: 深冷股份(300540)、中泰股份(300435);
氢气纯化: 创元 科技 (000551)、昊华 科技 (600378)、杭氧股份(002430)。
气态储运: 中材 科技 (002080)、*ST京城(600860)、天沃 科技 (002564)、亚普股份(603013);
液态储运: 富瑞特装(300228)、航天晨光(600501)。
加氢站: 中国石化(600028)、厚普股份(300471)、中国石油(601857)、美锦能源(000723)、金通灵(300091)、科融环境(300152)、东方电气(600875)、安泰 科技 (000969)、重庆燃气(600917)、嘉化能源(600273)、东华能源(002221)、华昌化工(002274)、雄韬股份(002733)、中国旭阳集团(01907.HK)、佛燃能源(002911);
压缩机上市公司: 开山股份(300257)、冰轮环境(000811)、雪人股份(002639)。
相关资料仅供参考。
题记:在30·60的号角下,中国正进入一个全新的且富有绝对想象空间的新能源大时代,这其中既有浮沉十年走向平价的光伏,也有逐步大放异彩的锂电池、储能以及被寄予厚望的氢能,它们将共同推动中国走向碳中和的星辰大海。
同样是新能源,上述几个行业,既有共性与融合,也有其独特的发展路径与特点。本文作者试图从技术路线、发展路径、潜力空间、数据测算等多个维度就新能源涉及的多个行业进行剖析。
2021年宁德时代(CATL)的全球市场份额将进一步攀升,比亚迪刀片电池批量供应,刀片一出安天下。预计前五大:宁德时代(CATL)、LG、松下、比亚迪、三星会占据全球市场份额的85%以上,前十名占据95%的份额。锂电池行业既是资金密集型行业,又是技术密集型行业。
锂电池行业竞争比光伏更加惨烈,光伏设备投资也会面临技术路线和成本之争,但是一般不会清零。而锂电如果没有合适的客户和过硬的产品,极有可能面临设备投资打水漂,这方面已经有案例出现。
本质上光伏产品及组件相对标准化同质化,一线品牌和一般产品差异不大,很难卖出产品溢价;而锂电池涉及到电化学,易学难精,一线产品往往比一般产品溢价5%以上,有些细分产品甚至会更极端;导致有效优质产能严重不够,差的产品即使低价也无人问津。
关于磷酸铁锂和三元:宁德时代董事长曾毓群认为,磷酸铁锂电池的增长速度会非常快,因为它比较便宜。随着充电桩越来越多,电动 汽车 的续航里程就不需要那么长。“没开过电动车的人比较焦虑,真正开过的人就不大焦虑,所以应该来说磷酸铁锂比例会逐渐的增加,三元占比会减少。”
随着磷酸铁锂占有率提高,现阶段再布局锂电池首先得明确产品定位,确保产品有市场机会,市场得精准细分,专注做好一款磷酸铁锂动力电芯兼顾储能可能有大的市场机会。
磷酸铁锂的巨大想象空间不仅体现在对续航要求较低的乘用车上,更大空间在对寿命要求更高的商用车领域,储能领域。
电池是能源的储存介质,大能源领域本质是成本为王,效率优先;光伏、锂电概莫如是。
像早年的光伏领域,2016年前都是成本更低的多晶硅片电池占据主流,一度市占率超过85%。在光伏巨头隆基持续产业投入的影响下,金刚线切割硅片工艺异军突起,彻底打破单晶硅片成本瓶颈,2020年单晶市占率超过85%。在下一代大硅片,薄片化工艺趋势下,N型单晶topcon工艺将引领下一代光伏技术变革,单晶将淘汰掉多晶硅片;N型topcon电池与HJT电池之争,同样基于成本考虑,topcon将成为下一代光伏电池主流;
主要考虑以下三方面因素:1、即使量产情况下,设备投资HJT是topcon的2倍左右,而且老产线没有办法改造,所有产线得重置,这是所有巨头们最头疼的;2、HJT及topcon效率相当,在叠加钙钛矿方面机会均等(钙钛矿市场机会尚未出现),需处决于钙钛矿的成本和方案;3、耗材成本HJT的银浆远远高于topcon,topcon浆料未来有可能全面使用更低成本浆料,成本差距会更加巨大。
电动车领域的电池情况稍微温和些,三元和铁锂,不存在谁淘汰谁,基于用户多元化选择。
三元能量密度更高,体积更小,低温性能更好,将在部分高端车型始终占据一席之地。而磷酸铁锂以低成本长寿命等特性快速抢占其他其他市场,尤其以电动重卡,工程机械,储能领域最为瞩目。
2021年将是大力出奇迹的一年,电动车及动力电池领域将迎来未来十年增长最快的一年,也是行业巨擘疯狂布局奠定江湖地位的一年;之前的各种预测都有可能出现极大偏差。半年前笔者曾做过一个预测,回头看行业已经发生重大变化,新能源替代的脚步,正以大家难以估量的速度在加速替代;我们通常会高估1-2年的变化,而低估未来10年的变化,确实替代的速度将更加猛烈。
2021年动力电池出货量,全球大概率超过350gwh,比2020年增长150%,全球电动车2021年出货量达到600万辆以上,中国市场有机会成倍增长到250万台,发展势不可挡。笔者之前调研到部分厂家出货量甚至增长3-500%,磷酸铁锂用量接近60%,这种惊人的发展速度可能持续一段时间。锂电前5名,甚至前10名都在疯狂布局产能。
2025年,全球电动车占有率超过35%,达到3000万辆,按平均60度/车计算,电池用量达到1800gwh,C公司产能可能达到1000gwh,巨头正式步入TWH时代。储能及商用车领域用量估计超过500gwh,三元与磷酸铁锂的比例可能接近35:65,磷酸铁锂将占据市场绝对主流。
展望2030年,全球电动车出货量会整体超过90% ,达到9000万辆,动力电池用量超过6000gwh,0.6元/kwh,则动力电池市场为3.6万亿人民币,燃油车无限接近禁售,算上储能市场锂电池的出货量极有可能接近1万亿美元。
2030年,以光伏+储能为代表的新能源将颠覆整个传统能源生产的格局!
全面颠覆传统能源需要解决的问题?实现低成本光伏+低成本储能,综合成本低于火电。光伏的系统成本已经降到3元/W,部分分布式电站已经降到2.35元/W的成本,遥想2007年系统成本达到60元/W,13年时间,成本降到5%;很快磷酸铁锂储能系统降到1元/wh以下,充放次数可以达到10000次。
2025年光伏系统成本到2元/W,摊到25年折旧加财务成本,1500小时/年发电小时数,度电成本0.1元每度电以内;储能系统成本低于1元/WH,充放次数10000次,按15年折旧,度电存储成本低于0.1元每度,;光伏+储能系统成本0.2元/kw,2030年成本有望降到0.15元每度电以内,成本远低于化石能源。
2020年全球用电量约30万亿度,随着电动化的迅速发展,则2030年全 社会 用电量将达到50万亿度。2030年大概率发生事件,光伏+储能可以占领全球电力市场30%,约15万亿度电。按全球范围发电条件来看,平均1250小时的年发电量可以期待,1GW(100万千瓦)装机量约12.5亿度电。
则15万亿度电,需要总装机量12000GW,地面装机占地面积约12万平方公里。预测光伏地面系统成本2025年2元/W(组件1元/W);2030年1.8元/W(组件0.8元/W),光伏市场未来需求10年需求,12000*18-=216000亿,21.6万亿人民币。
2040年全球电力需求将达到70万亿度,2040年占领全球电力市场60%,约42万亿度电,需要总装机量33600GW,2030-2040年得新增21600GW光伏装机量,地面装机新增土地面积21万平方公里。
成本方面,2035年1.6元/W(组件0.7元/W),2040年1.5元/W(组件0.6元/W),整体光伏市场21600*15=32.4万亿人民币,进入平稳发展期。
2021-2030将是光伏行业的白金十年。
2030年,15万亿度电约需要60%储能,9万亿度电储能,平均每天充放1.2次计算,工作按300天计算,需要7.5万亿kwh储能,需要250亿kwh储能装机量,约25000GWH。
储能市场按照均价0.8元/kwh计算,市场总量20万亿,跟光伏市场相当并驾齐驱。
2040年,42万亿度电约需要60%储能,25.2万亿度电储能。平均每天充放1.2次计算,工作按300天计算,需要21万亿kwh储能,需要700亿kwh储能装机量,约70000GWH;新增45000gwh。
储能市场按照均价0.65元/kwh计算,市场总量29.25万亿,跟光伏市场体量相当。
未来十年毫无疑问是光伏和储能最为辉煌的十年,诞生的机会不可估量。
隆基股份与朱雀投资布局氢燃料,光伏龙头布局氢燃料,给了大家很多想象空间,光伏+氢能战略浮出水面,利用越来越廉价的光伏发电来制备储存氢气,既解决了光伏发展的天花板,也生产出大量可替代石油的清洁能源。日本最近投产了全球最大的光伏制氢项目,国内领先企业阳光电源,隆基抓紧产业布局。中石油,中石化等传统能源企业同样在加快光伏+储能+制氢的产业布局。
实际上最近中东的光伏招标电价以及达到1.04美分/kwh,真是没有最低只有更低,技术的迅速发展大大超过我们的想象,中东地区的光伏+储能有可能在2025年达到2美分/kwh,那中国鄂尔多斯高原,青海格尔木地区2025年光伏+储能成本将达到2.5美分/kwh,折合0.1625元/kwh,光储联合制氢将大行其道,电解水制氢的直接能源成本将低于10元/KG。
氢能市场将异军突起,氢能来源广泛,燃烧性能好且零排放,有望成为碳中和战略中的核心一环。氢是宇宙中分布最广泛的物质,约占宇宙质量的 75%。氢气燃烧性能良好,且安全无毒。氢气空气混合时可燃范围大,具有良好的燃烧性能,而且燃烧速度快。
同时氢气燃烧时主要生成水和少量氨气,不会产生诸如一氧化碳、碳氢化合物等,与其他燃料相比更清洁。同时氢气导热性能、发热值高。氢气的导热系数高出一般气体导热系数的10倍左右,是良好的传热载体。
氢的发热值 142,351kJ/kg,是汽油发热值的 3 倍,远高于化石燃料、化工燃料和生物燃料的发热值。氢的获取途径多、热值高、燃烧性能好、清洁低碳,更重要的是反应后生成的水,又可在一定条件下分解出氢,实现循环再生可持续发展。
作为燃料广泛应用于交通运输行业,用于氢燃料电池或者直接燃烧;供热:钢铁水泥造纸氨气应用或者建筑行业直接供热;作为冶金及钢铁行业还原剂还有石化行业的原材料。水泥行业燃烧大量的天然气和煤炭,为了碳减排,需要氢气来中和二氧化碳生产甲醇。
现阶段大量氢气来源于煤制氢及天然气制氢,即所谓的灰氢,随着风光发电成本进一步下降以及电解水制氢设备成本的快速下降,未来2-3年,绿氢的制备成本可以到10元每公斤,不用储存加压,纯化直接用于石化行业作为原料,水泥行业,冶金钢铁等行业,需求将暴增。
煤制氢成本约7元每公斤,天然气制氢约10元每公斤,则绿氢的制备成本接近天然气制氢,考虑到未来的碳税和碳交易收益,绿氢将极大的替代现有的煤制氢以及天然气制氢。
2500万吨的氢气存量空间将形成一定替代,新增场景体现在陆地交通运输场景,海上货运、邮轮、飞机、水泥、冶金等领域将全面采用氢气。
氢气用途展望:低成本氢气除氢燃料电池车辆使用,石油化工,炼钢等都将得到更大规模使用。
工业副产氢的热值价值相当于12元/KG,理论上氢气终端销售价格在当下这个是底线价格,按氢燃料电池用于交通行业,16度电/kg氢气的水平,则氢气转化为电能的价格为每度电0.75元,这个是极限假设的价格。
如果绿氢的价格可以低于12元/Kg,需要考虑制氢设备的折旧和效率,需要光伏风电的价格低于0.15元/kwh,则氢气可以掺杂在天然气管道中,掺杂比例在5-10%,对管道的影响会比较少。可以考虑在天然气管道的周边建设大规模的风光互补电站来来联合制氢。
这个场景12元/公斤的氢气如果用在电动车上,通过储能、运输、加注到车端成本则可能接近30元每公斤,成本偏高。而直接用于石化,钢铁则减少了大量中间环节。也可以考虑用在水泥行业碳捕捉,将二氧化碳+氢气,制取甲醇。石化,钢铁,水泥行业如果大规模推广氢气应用,需求量将不低于1亿吨,二氧化碳的减排量更是惊人,极大加快推动碳中和。
按照现阶段城市氢气补贴后的价格一般高于30元/KG,换算成度电成本接近2元/度电,远远高于现在的工业电价:谷电约0.3元/度电,平电约0.6元/度电,峰值约电价1.2元/度。氢燃料电池的使用成本会一直高于锂电,乘用车用氢燃料电池的必要性大打折扣。
那么,氢燃料电池在交通运输的使用应该在广阔的长途运输,商用大卡车,远洋货轮,该场景需要能量密度较高的氢燃料。
以商用车领域为例:然而续航超过300公里的49吨牵引车,配置6组氢瓶+110kw燃料电池系统+130kwh锂电,整个系统约2.5吨,比传统天然气车及柴油车的质量多1吨左右。解决方案是氢瓶减重,用全氢燃料电池系统。氢燃料的大规模使用,最终必须满足成本低于化石能源,才有机会普及。目前来看任重道远,而跟纯电动拼使用成本尚不具备优势,只能拼场景;如果能够得到15元/KG的绿色氢气,长途货运,远洋货轮,炼钢这些场景则可以大规模应用氢气。
光照条件充足的中东地区,可利用光伏+储能+制氢,考虑到光伏和储能成本接近2美分/kwh,在中东地区制氢将变得实际可行。
用高能量密度氢气来储存新能源以替代石油资源,将是沙特及中东地区最大的机会。如果沙特建设庞大的光伏电站约3000GW,占地面积3万平方公里,年发电量可以达到6.3万亿度,考虑到全天候制氢,则60%需要通过锂电储能,其中6万亿度电用来电解水制取氢气,产生1亿吨氢气,10元每公斤的氢气通过海运将占领全球市场,每年收入1万亿人民币,与沙特现阶段的石油规模相当。
电解海水制氢还可得到副产品氘氚,又是人类终极能源核聚变的主要原材料,实现商用航天的关键。
全球大规模光伏发电成本最低为沙特等中东地区,沙特土地面积超过190万平方公里,有大量的土地建设光伏系统。传统石油巨头可全面转型为新能源巨头,以提供高能量密度的氢气为主,2025年沙特光伏成本降到0.8美分/kwh,折合人民币约5.2分/kwh。沙特氢气能源成本低于5元人民币每公斤,全部成本将低于7元/KG,运往全球价格约12元/KG,全球终端销售价格约12-15元人民币每公斤。
低于15元/KG的氢气,在长途货运,远洋航海,炼钢,石化,建材等都将占有一席之地。考虑沙特得天独厚的地理位置,亚非欧板块中心,从红海通过苏伊士运河运往欧美,马六甲海峡运往亚太地区都将具有成本优势。
笔者2018年造访日本,曾与软银孙正义的高参岛聪先生交流,岛聪提及:孙正义曾经构想在沙特建设全球最大的光伏基地,再找中国最好的光伏及锂电技术去沙特联合设厂,打造光伏+锂电的黄金能源组合。生产全世界最便宜的电力通过中国的特高压技术建设涵盖中亚、东北亚的电力网络,经过伊朗,中亚,中国,将清洁的电力输送给日本,因为日本的平均电价超过0.2美金/kwh。不得不佩服孙的雄才伟略,异想天开。
光伏电站易建,不过经过这么多国家建电力网络难度就大了,而光伏储能制氢则就变得更容易实现了,然后通过远洋运输更有可落地性。
很多人会问,中国会成为新能源领域的沙特吗?中国不一定成为新能源领域的沙特,倒可以成为产业输出方;沙特源于独到的地理位置,如果和中国联手有机会在未来的五十年,仍然成为全球的新能源中心。
在于中国目前是全球最大的光伏生产基地,光伏技术领先全球,光伏技术具有标准化,可复制的特点。而且形成了独立的装备能力和材料开发能力,行业内又有普遍后进入者优势,可后发制人。
那么就可以在中东地区发展光伏+锂电储能产业,低成本足以改变全球能源格局,同样中国的锂电技术具有跟光伏类似的特点。沙特可以和中国强强联手共同发展光伏及锂电储能产业,中国通过技术输出在沙特建设全球最大的光伏基地和光伏储能电站,沙特利用强大的资本实力实现从石油到新能源的转型。
沙特的光伏产品可以行销全球,光伏产生的电可以销售到欧洲及非洲、印度等亚洲缺电国家。光伏制氢可以远销亚洲,欧美,沙特有机会成为新的全球能源中心。
阿联酋三个国有实体组成了阿布扎比氢能联盟,将富含化石燃料的酋长国定位于未来绿氢气的主要出口国,海湾国家已经认识到了这种替代燃料的重要性,氢能的开发在下一步是至关重要的。从最大的石油输出国成为最大的氢气出口国,这样的机会将刺激沙特阿拉伯以及阿联酋,沙特王国已经计划在特大未来城市中建造世界上最大的由光伏和风能联合制氢工厂,整个城市将是绿色电力,沙特也想实现氢气出口国的伟大的计划,他们认为沙特将成为氢气的全球领导者,给沙特下一个50年机会。
当然全世界其他的地方,尤其是光照和风电特别发达的地区,例如澳大利亚也在计划发展氢气,宣布要投资1500亿美金用于绿色氢气的制造;中国的西北地区正在大力发展光伏风电联合制氢。沙特有全球最好的光伏资源,全球的光照时间最长,最长时间甚至可以达到一年2800个小时;如果可以全力以赴的发展绿色的氢气,将有机会成为全球最大的绿色氢气的制造基地,同时成本可以做到全球最低。
总之,平价的新能源将在下个十年惠及全球,实现大部分国家的能源独立、自由和平。
作者简介:陈方明,易津资本&博雷顿 科技 创始人,博雷顿 科技 正成为电动工程机械、重卡及相关领域配套储能的领军企业。作为有超过十年风险投资经验的专家,在新能源、新材料领域做了深厚布局。
他着眼于高精尖技术,聚焦新能源领域的硬 科技 ,投资过常州聚和、拉普拉斯、凯世通、南通天盛、杭州瞩日及量孚等一大批新能源企业。其中量孚作为磷酸铁锂正极材料公司,其利用独特工艺,一步法合成磷酸铁锂,有望将磷酸铁锂正极材料成本降低20%。
陈方明是上海市五一劳动奖章获得者,他创立的博雷顿获得了高新技术企业、高新技术成果转化、市重点人工智能示范项目、高端装备首台套、交通部国家级行业研究中心、上海市专精特新项目等一系列名号和荣誉。
很多人都说氢能是21世纪的终极能源,氢能源车是汽车的尽头。
在这样的基调下,2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年,在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆(央视财经数据)。
我们这些普通人几乎见不着,摸不着氢能源车。
氢能源车真的是人间理想之车吗?
我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“?
氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”,最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。
而氢能源汽车又分为两种发展路线:氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势,因此成为绝大多数车企选择的技术方案。
无论是哪种技术路线,都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保,还得从源头的制氢途径说起。
制氢途径一般可分为三种:
绿氢:由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气,但技术有待提升,成本高;
蓝氢:由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电,并集中处理产生的二氧化碳,此类电能制备;
灰氢:由化石能源制氨,最后分解成氢气,技术成熟,成本低。
三种制氢技术对比简言之,只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢?
根据万联证券研究所2020年报告显示,中国的氢能源结构中煤制氢比例为62%,天然气制氢为19%,可再生能源电解水制氢仅占1%。
所以,氢能源车真的是人间理想吗?只能说是,但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟,氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。
根据国家监管平台2020年数据显示,在当时全国的6002辆氢燃料电池车中,99.95%都属于商用车,分别是物流车、公交客车、公路客车等。
为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车?主要有两大原因。
一是加氢站太少。
现阶段,建设一座加氢站至少需要上千万元,每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱,回报周期长,加氢站数量增长缓慢。
而乘用车的分布、使用范围广,以目前少有的加氢站根本没办法负荷。
相反商用车线路相对固定,作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边,对加氢站数量要求不高。
二是成本太高,车太贵。
上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车,补贴后售价约为29.98-39.98万元,也不算很贵,但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。
技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右,以第一代为例,售价720万日元(约合46万元人民币),政府补贴300万日元(约合20万人民币),加上税收等其他费用,补贴后售价约为30万元人民币。
因为加氢不便,Mirai无论在日本,还是美国都叫好不叫座。有数据显示,自2015年至2020年底,丰田在美国才卖出6487辆Mirai。
反过来看,让氢能进入我们普罗大众的生活,就先要满足两大前提条件:
一是加氢跟加油一样的便利、省钱,加氢站的建设要与氢能车同步发展。
二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。
从目前中国重金押注氢能来看,这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示:
到2025年,氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上。
至2035年,氢燃料电池车保有量要到100万辆。
届时,氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度,越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。
如果说中国的氢能源车才开始起步,那么日本就已经在奋力狂奔,领先一圈了。
2021年5月,丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉,以每小时140英里的速度,疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。
丰田章男最终获得了第49名的成绩,但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现,它每跑一公里,都是丰田历史上的重要注脚。
因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机,跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同,前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气,跟传统油车烧油类似。
如果这项技术落地商用化,有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。
在去年,丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”,平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料,应用对象包括四轮的汽车,还有两轮的摩托。
实际上在日本,氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。
它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区,其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。
它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店,即用废塑料、厨余垃圾制成氢气,最后转化为电能和热能……
日本川崎金东东京全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年,日本政府发布了基本氢战略,在过去三十年间累计投入了数千亿日元,几乎是赌上了国运。
日本街头上的丰田Mirai(图片来源:BBC)一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。
韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车,并在全国建立1200座加氢站,此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电,并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。
日韩两国之所以重仓氢能,重要原因之一都是本土资源匮乏,重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源,制氢可以自给自足,自然会成为日韩乃至全球的新宠。
无论是发展氢能源车,还是纯电动车,其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。
回想19世纪下半叶,美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”:
首先在生产端,洛克菲勒创办了标准石油公司,通过改良设备、以及高效的冶炼技术,提高了炼化效益,一度控制了全球85%的市场;
再者在运输端,洛克菲勒建起了庞大的输油管道,使得石油成本得以大幅下降;
最后在消费端,亨利·福特流水线生产T型车,让汽车变成平民化,不断增加石油消化量。
如今石油资源告急,再加上全球暖化两大问题日益加剧,新能源的开拓必然成为各国头等大事,都需要建立自己的“新能源体系”。
作为“21世纪理想能源”的氢能领域,就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢,在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系,在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。
关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。
有研究认为,在2020年之前,全球石油产量将到达顶点,天然气产量的顶点也将在不久之后到达,其后,在全球范围内必然会迎来油价疯涨的局面。因此,寻找新型能源,改善国家能源结构变得愈发重要。在汽车界,也刮起了一股新能源风,除最近火热的纯电动汽车外,还有可持续发展的标杆——氢燃料汽车。
最初的氢能源技术,多运用于航天,进入21世纪后,普通纯电动汽车凭借成本低廉得到稳定的发展;相反,氢燃料技术近乎停滞。但氢能源,是全球公认的清洁能源,是取代化石燃料的重要研究对象,其发展也是未来能源发展的必然趋势。
2009年,松下和东芝推出了家庭燃料电池以及2014年丰田推出的Mirai燃料汽车使得氢能源再次被世界重视。随后的2015年,世界首列氢能源有轨电车在我国竣工下线,2016年本田发布Clarity Fuel Cell氢能源汽车并计划于2018年投入市场,按照设计,该车的续航里程高达750km,加氢仅需3分钟,真正做到了与传统燃油汽车相当的水平。那么,氢燃料汽车离身处中国的我们究竟还有多远?
氢燃料想要真正普及并走进我们的生活,需要从其制造、储藏以及使用几个方面逐步完善。氢气的制造方法有很多,最简单就是电解水,这种古老的方法自动化程度高,氢气纯度高,但消耗电能较多;此外还有生物制氢,利用微生物制造氢气,在常温常压的环境中进行,整个过程不会造成污染且成本低廉,现已成为世界各国氢能源发展的重要方向;另外还可以利用太阳能、风能等较不稳定能量来制氢。而在氢气的储藏上,除了传统的物理装罐等方法,还有使用金属氢化物等储氢材料来储藏的化学储藏法。相比传统的方式,化学储藏更经济也更安全,目前发现的储氢材料有合金储氢材料、碳质储氢材料等,就在前不久,中科大还成功使用石墨烯储氢。