可再生能源制氢占比仅为1%,氢来源亟待“绿化”
来源:经济日报
7月29日,由中国电力企业联合会指导、协鑫(集团)控股有限公司(下称协鑫集团)主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示,能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3,实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径:化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前,G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略,还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势, 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷,未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。
根据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右,在终端能源消费中占比约5%;到2060年,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约20%。
中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示,通过新能源与氢能的耦合,可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行,解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题,帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来,“十四五”时期,将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期,也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。
随着减碳行动的开展和各项政策的加持,氢能发展势不可挡。据不完全统计,迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署,有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。
氢从何处来?在碳达峰、碳中和目标下,回答好这一问题尤为重要。
根据不同的制取方式和碳排放量,氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中,62%为煤制氢,19%天然气制氢,仅有1%的可再生能源制氢,氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调,氢能产业要实现高质量、可持续发展,其核心准则是从源头做到可持续,将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输,具有零排放、零污染和可持续优势。
高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来,我国氢能产业急需模式创新,依托海外优质天然气资源,转化为氢气具有成本竞争力,国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展,用氢也应避免长距离陆运。他认为,未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主,海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。
会议现场,协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划,协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言,蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨,逐步扩能至每年400万吨生产规模,可供应国内70万吨蓝氢;绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站,达到40万吨年产能。
协鑫集团董事长朱共山表示,从空间结构上讲,在东部、南部等负荷中心发展蓝氢,在中西部地区等新能源大基地发展绿氢,一蓝一绿,协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴,完全市场化的零碳 科技 先锋企业,做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”
行业主要上市公司:美锦能源(000723)厚普股份(300471)中国石化(600028)卫星化学(002648)嘉化能源(600273)亿华通(688339)等
本文核心数据:氢能源板块上市公司研发费用氢能源相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“hydrogen
energy”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
氢能技术概况
1、氢能源的界定及分类
(1)氢能源的界定
氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,储量丰富。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升,氢能源的需求和应用领域不断扩展。
(2)氢能源的分类
按照氢气的来源,通常将氢能源分为三类,即灰氢、蓝氢和绿氢。
2、技术全景图:四大环节构成
氢能产业主要由制氢、储氢、运氢、加氢和用氢四大环节构成。为发挥氢能重要能源载体作用,需大力推动氢能产业每个环节的技术发展。其中电解水制氢、液态/固态储氢、液态有机储氢、氢燃料电池等先进技术研究对氢能产业规模化应用具有重要意义。
氢能产业技术发展历程:始于上世纪50年代
中国的氢能与燃料电池技术研究始于上世纪50年代。20世纪80年代以来,相继启动了863计划和973计划,加速以研究为基础的技术商业化项目,氢能和燃料电池均被纳入其中。“十三五”期间,氢能与燃料电池开始步入快车道。2016年以来相继发布《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》、《中国制造2025》等顶层规划。2019年两会期间,氢能首次写入政府工作报告。2020年4月,氢能被写入《中华人民共和国能源法》(征求意见稿)。2021年,“十四五”规划指出要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。2022年发布第一个氢能源专项规划——《氢能产业发展中长期规划(2021-2035
年)》,为中国氢能源产业发展作为指引。
氢能产业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近些年来,我国提出了一系列氢能产业技术发展相关政策,包括氢气制备、储运、应用和燃料电池等关键技术,使得氢能产业技术水平稳步提升。
氢能产业技术发展现状
1、氢能产业技术科研投入现状
(1)国家重点专项
为推进氢能技术发展及产业化,国家重点研发计划启动实施“氢能技术”重点专项。2018-2022年,“氢能技术”重点专项数量逐年增加。2018年仅9项技术专项,到2022年,“氢能技术”重点专项围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统及“氢能万家”综合示范4个技术方向,拟启动24项重点专项。
(2)A股上市企业研发费用
目前,中国氢能市场正处于发展初期,行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看,2017-2021年,我国氢能源板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,氢能源板块上市公司研发总费用约158.69亿元。
2、氢能产业技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从氢能相关论文发表数量来看,2010年至今我国氢能相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见氢能科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有80825篇氢能相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解氢能产业技术领域内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词,其中,催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等关键词涉及的专利数量较多,说明氢能领域近期的研发和创新重点集中于燃料电池和制氢等领域。
(3)专利聚焦领域
从氢能专利聚焦的领域看,目前氢能产业专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等。
注:图中格子数量表示每家公司的专利覆盖率,每个格子代表相同数量的专利。
主要氢能产业环节技术分析
1、前端制氢环节:可再生能源电解制氢是氢源终极方案
制氢环节技术主要包括化石能源制氢和可再生能源制氢。其中,利用化石能源制氢并未摆脱能源对石油、煤炭和天然气的依赖,仍会产生大量碳排放即使是加上CCUS捕集制备的蓝氢,一旦甲烷在制备过程中发生泄漏,对气候的影响比碳排放更大。而利用可再生能源进行电解水制氢,生产过程基本不会产生温室气体。
2、中端储运氢环节:固态储运安全性更好
储运氢气的方式主要分为气态储运、液态储运和固态储运。相比于气氢储运和液氢储运,固态储运在安全性方面优势明显。
3、后端加氢及氢燃料电池
(1)加氢:站内制氢成本优势大
加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节,是氢能产业发展的核心配套设施。根据氢气来源不同,加氢站可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站。相较于外供氢而言,站内制氢能够大幅减小氢气的运输成本。
(2)氢燃料电池:质子交换膜燃料电池是主流发展方向
按电解质的种类不同,燃料电池可分为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、硝酸型燃料电池、碳酸型燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中,质子交换膜燃料电池是当前燃料电池的主流技术发展方向。
氢能产业技术发展痛点及突破
1、氢能产业技术发展痛点
(1)高成本是制约氢能大规模发展的关键
当前,经济性为氢能产业发展最大的挑战因素,即使是成本相对较低的氢气($0.5/kg),除了转化成氨用作肥料以外,绝大多数氢能应用场景都比现有化石能源技术昂贵。解决氢能产业在绿氢制备、储运氢、加氢站建设、燃料电池电堆等关键环节的经济性问题,是未来氢能大规模发展必须要攻克的一道难题。
(2)制氢技术:先进电解技术发展不成熟
目前国内电解水制氢的成熟技术为碱性电解水制氢技术,碱性水电解槽难以响应瞬态负载,因而难以与波动大的可再生电力配合。另外,PEM电解水制氢技术也面临着匹配可再生能源电力而进行的电解槽设计、控制技术以及电源系统设计等尚不成熟的局面。
2、氢能产业技术发展突破
(1)先进电解技术:PEM电解槽设计改进突破
PEM电解槽设计改进策略方向包括更轻更稳定的端板和双极板、经济且耐腐蚀的集电器等。据Yagya N
Regmi博士的研究小组研究发现,PEM电解中发生不含铂族金属催化的析氧反应在短期内是无法实现的,因此,尽可能使铱的质量活性最大化才是目前的可行策略。
(2)氢能储运:固态储氢和潜液式液氢泵突破储运氢技术瓶颈
氢能储运技术突破在于提高储氢密度和安全性,以及降低运输成本。固态储氢是利用物理或化学吸附将氢气储存在固体材料之中。固态储氢具有体积储氢密度高、安全性更好的优势,因此是一种有前景的储氢方式。因此,固态储氢得到了越来越多的研究和关注,主要工作集中在储氢材料的研发与改性等方面。以氢枫能源的镁基固态储氢为例,镁基固态储氢具有资源、性能及技术优势。
液氢泵为液氢储运的重要部件,用于对液体氢气进行传输分配。从氢能全产业链来看,氢气输配成本和初始资本支出为降本的最主要环节。潜液式液氢泵取代了外置泵,减少了氢蒸发,去掉了气氢压缩机且用液氢的冷源省去制冷系统。此外,潜液式液氢泵大流量液氢泵直接加注,不用高压储罐,去除级联储存最终的结果是减少初始投资和运行成本,使氢气的售价与汽油、柴油比肩。
氢能产业技术发展方向及趋势:氢能各环节技术加快突破
氢能供应体系发展路径以实现绿色经济高效便捷的氢能供应体系为目标,中国将在氢的制储运加各环节上逐渐突破。从长远看,随着用氢需求的扩大,结合可再生能源的分布式制氢加氢一体站、经济高效的集中式制氢、液氢等多种储运路径并行的方案将会是主要的发展方向。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《氢能产业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
电影《伊莎拉贝》中,有一句经典的粤语台词:“无只「劳」,D人唔喺睇唔起你,喺睇你唔到。” (出来不戴劳力士,别人不是看不起你,是根本看不见你)
图1:电影《伊莎拉贝》剧照,来源网络
新能源车圈子里的鄙视链也是同样道理:
作为一般车企,根本就谈不上是不是被埃隆·马斯克( Elon Musk )看不起,大多时候是完全看不到而已。
图2:大众和特斯拉高管会面,来源网络
相反,凡是被马斯克开了群嘲,被马斯克瞧不起的公司,都至少从某个层面证明了自己有独特价值:
比如,被马斯克嘲笑产品“不行”的比亚迪( SZ:002594 ),市值已经站上5000亿,磷酸铁锂刀片电池搞得如火如荼。甚至被钢铁侠暗讽抄袭的小鹏 汽车 ( NYSE:XPEV) ,市值一度也超过了4000亿人民币。
图3:马斯克推上怼小鹏,来源网络
对投资者来说必须要意识到一个问题: 能够进入马斯克的叙事话语体系,预示着未来可能的更大价值,你需要先从被马斯克“看不见”,到被马斯克“看不起”,接下来才有机会被马斯克“看不懂”和被马斯克“追不上”。
在所有被马斯克开了群嘲名单的新能源对手中,丰田Mirai及其代表的燃料电池路线,是被钢铁侠喷的最狠的:
图4:漂亮的Mirai,来源网络
丰田已经推出了首款氢燃料电池Mirai,该车续航里程达到650公里,远远超过当前纯电动车市场续航里程最长的ModelS,在美国售价也仅为40万人民币,与ModelS入门版价格几乎平起平坐,这让马斯克坐不住了。
在2015年的一次访谈中,马斯克对氢燃料电池提出2点挑战:马斯克担忧氢气缺乏基础设施,以及氢产生于不可再生的化石燃料制造。
在2019年特斯拉的股东大会上,马斯克为了喷燃料电池,更是玩起了谐音梗:
Fuel Cell (燃料电池) 实际指的是Fool Cell ( 蠢 货 电池) ,是“一大堆垃圾”;然后马斯克说说,燃料电池 汽车 的想法是“令人震惊的愚蠢”,“根本不可能成功”。
在马斯克的叙事体系里,中国造车新势力大多属于 抄货 ;而丰田燃料电池则是完全另一个星球的怪物,要彻底打爆批臭。
01
超越锂电池的新能源“高维战场”
钢铁侠对中日新能源路线的嘲讽等级高下立判,反映了对中日对手的两种截然不同的态度。
对马斯克来说,那些依托中国市场,像素级模仿特斯拉的对手,虽然来势汹汹,但短期内还不会构成威胁。
图5:小鹏 汽车 ,来源网络
而且,马斯克有理由认为,如果中国车企只是复刻EV路线,那你最多做个老二,还不一定能坐稳,而且也从另一个角度成功地帮助特斯拉把市场不断做大,未来只等特斯来前来收割。
而独辟蹊径的丰田开辟燃料电池高维战场,却从另一个层面形成了令马斯克坐立不安的威胁。
从创立开始,特斯拉( NASDAQ:TSLA )一路横扫全无敌,除了马斯克是个天才这个显而易见的原因之外,更重要的是,电动车这个赛道,符合时代对于低碳环保低排放的要求。
尽管时至今日,从总的经济账来看,电动车还很难说的上比汽油车好多少:电动车市场仍然需要大量资本开支来建设充电站和电池工厂,同时也花费了难以想象的天量补贴来培育消费者市场;
但是从各国政府和 社会 态度看,投资低碳环保电动车企业,已成天然的正确,凡是投身新能源车的企业,自带了融资优势,规模可以迅速扩大。
特斯拉就是凭借政府环保补贴,美国资本市场低成本融资优势,以及无穷无尽的看好特斯拉的环保资本来帮助打造基础设施,加上马斯克的天赋和运气,才成功打造了史上市值最大的新能源车巨头。
在这场成功中,马斯克的天赋和运气占了三分,电动车赛道自带的环保IP光环占了七分,两者缺一不可。
而Mirai所在的燃料电池赛道恰恰拥有这一切:
燃料电池加氢站,可以凭借东亚基因的超强基建效率,无限复制;而燃料电池车制造端则可以依赖丰田低成本大规模制造能力。而从 社会 影响看,燃料电池排放效率和环保程度甚至要比电动车还高,更容易受到 社会 追捧。
也就是说,如果同样拿到惊人的补贴和基础设施的投资,燃料电池很有可能会复刻特斯拉的成功道路。
不难想象,如果一旦凭借环保IP起势,丰田Mirai所在的赛道所很有可能会是特斯拉最大的对手。
这里容笔者以小人之心度君子之腹:马斯克疯狂群嘲的主要目的是为了带舆论,不让资本方轻易聚焦燃料电池这个领域。
02
优势:简单而优美的工作原理
与马斯克铁嘴独断,把燃料电池打倒在地再踏上一只脚的看法不同,在2017年全球1000名 汽车 行业的高管问卷调查中,众多见过大场面的高管们的结论是:
尽管目前氢燃料电池成本还很高,但氢燃料电池技术将从经济上最终超越电池驱动技术。
燃料电池之所以会获得众多 汽车 高管的赞同,主要是因为燃料电池的工作原理,简单优美到难以想象。
氢分子进入燃料电池的阳极,与覆盖在阳极上的催化剂反应,释放电子形成带正电荷的H+,穿过电解液达到阴极,电子流入电路,形成电流,产生电能;阴极催化剂使H+与空气中的氧气,结合成水。全程只有电和水作为排放。
图6:来源网络
这种简单而优美的工作原理,导致燃料电池从环境影响结果看一枝独秀:
1、 排放清洁:
液态氢和氧气通过燃料电池产生能量,驱动 汽车 前进,只生成水,既不会有汽油不完全燃烧产生的废气,也没有气候变暖元凶的二氧化碳排放,也不像锂电池那样从生产到回收都有污染。
2、车体更轻:
比起汽油,氢消耗的燃料总重量要小很多,因此氢燃料电池车只需要装备很小重量的燃料电池就已经足够了,而电动车的重量问题一直都在困扰 汽车 工程界。
3、补能耗时更短:
比起电动车充电时间动辄9小时,氢燃料充电时间堪比汽油车型,只需要3分钟就可获得500公里以上的综合里程。
4、能耗更低:
在美国环保局循环之下,2016款丰田Mirai在满箱情况下,巡航里程为502公里,等效能耗为3.6L每百公里,是目前的汽油动力 汽车 效率三倍以上,对比纯电动车,这样的消耗水平也毫不逊色。
拥有以上诸多优势,燃料电池 汽车 显然会被诸多造车巨头高管寄予厚望:说白了,只要钱到位,燃料电池车与汽油车、电动车三分天下亦可徐徐图之。
03
槽点:高成本和看不见的污染
当然,一切看上去非常美好,但是没有实现量产的技术路径,从底层逻辑看都有跳不开的大坑,燃料电池也不例外。
历史 上看,氢气作为 汽车 燃料已经有了200多年的 历史 ,但由于氢气安全性和能量密度较低,氢气作为内燃机燃料并没有表现出太强优越性。
而燃料电池本身也并不是一个新产物,1839年威尔士科学家威廉格罗夫发明出了燃料电池的原型,在20世纪70年代,石油危机推动了氢燃料电池在 汽车 上的应用。多年研发之后,丰田2014年推出了全球第一辆燃料电池车,但到2019年全球燃料电池车也只卖了10490辆。
可以想象,尽管燃料电池技术路径早已成熟,样板车也出现多年,但始终没有推广成功,主要是经济挑战。
首先,燃料电池车需要像汽油车一样加氢。这里就面临前文中马斯克提到的第一个问题:缺乏足够基础设施。
图7:来源网络
第一,比电动车现在充电排队情况更夸张的是,燃料电池的加氢站基础设施更不完善。
根据 H2stations.org 发布的全球加氢站年度评估报告,截至2019年底,全球加氢站保有量接近450座。其中,日本加氢站116座,处于全球领先地位,德国紧随其后,拥有加氢站81座;美国目前运行的加氢站为63座;值得注意的是,中国加氢站数量迅速增加, 截至2020年1月已建成61座;此外,韩国加氢站保有量30座。
这个数量级与充电桩比起来就相形见绌了。据统计,截至2020年6月底,仅中国全国各类充电桩保有量达132.2万个,其中公共充电桩55.8万个,数量位居全球首位。
因此,有限数量的加氢站限制了燃料电池的适用范围:虽然理论上讲,燃料电池可以广泛应用于各种交通工具,但火车,无人机,电动自行车等工具,目前仍然处于早期开发阶段,只有不太依赖加氢站密度的商用车就成了氢动力应用主战场。
其次,基础设施的缺乏恰恰是由于氢气制备成本居高不下。加氢的成本还远远高于加油,目前还离不开政府补贴。
图8:加氢站建设成本组成
如上图,一个加氢站成本接近1200万人民币,而一个加油站成本只有200万人民币左右。依据补贴政策,在每个加氢站上的补贴成本就要高达400万人民币。想要降低加氢成本,必须要有巨大体量摊低成本。
而且除此之外,每台燃料电池货车补贴金额也居高不下,一辆轻型货车在2019补贴金额上限30万每车。这个政策引导同样是要前期补贴,后期随着规模扩大逐渐把成本降下来。
图9:补贴金额
现阶段氢能源车产量大约为每年1000辆,这一产量之下,电池成本大约为每千瓦180美元,制造一个100千瓦电堆成本12.6万元,再加上储氢罐,动力电池等成本,一套氢能源车动力总成价格接近20万。
而燃料电池系统成本占燃料电池车总成本接近64%,很简单,如果产量进一步扩大,电堆成本可以下降到39美元每千瓦,仅为目前的21%,随着行业进入规模化生产,电堆成本将进入快速下降轨道。
当然,目前看燃料电池补贴只要不退坡,购置燃料电池车的成本还是很有竞争力:
如果到 2020 年补贴不退坡,燃料电池动力总成成本下降 50%,氢气 30 元/kg,燃料电池物流车全生命周期成本相对燃油物流车低 67%;
到 2025 年地补完全退坡,燃料电池动力总成成本下降 90%,氢气 28 元/kg,燃料电池物流车全生命周期成本相对燃油物流车低 61%。
在国家政策坚持不懈的补贴之下,长期看,加氢站的成本随着规模扩大也可以进一步降低,全球应对气候变化的坚强决心,是在这个问题上持续烧钱的必要保证。
在这个问题上最好的 历史 案例,恰恰是吃尽红利的特斯拉:
图10:特斯拉上海超级工厂,来源网络
在中国基础设施高效率的保证下,上海超级工厂在最短时间内竣工,而中国市场大门敞开已经成了特斯拉市值的坚强保证,政府部门在新能源上的长期扶持,都从 历史 上证明了,基础设施缺口从来都不是问题——钱能解决的问题都不是问题。
所以,马斯克指责燃料电池没有基础设施,完全没有道理:电动车的基础设施本身也是在政府补贴之下从无到有,加氢站同样可以复制这条路径。
其次,制氢工艺并不环保。这就涉及到马斯克说的第二个问题,认为氢产生于不可再生的化石燃料制造。
获取氢气的方法,主要有煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产气制氢和电解水制氢等五种技术路线。其中,煤制氢、天然气制氢、石油制氢统称“化石能源制氢”或者“化石燃料制氢”。
以下是几种获氢的方案简单分析:
目前占主导地位的两种制氢工艺分别为天然气重整制氢和煤炭气化制氢,这两者也是制氢成本最低、最成熟的技术,但会带来大量碳排放,其排放量约占全球总碳排放量的2.2%。
其中水煤气法制氢成本最低,适用规模大,但是二氧化碳排放量最高,且所产生氢气含硫量高。
石油和天然气蒸汽重整制氢的成本次之,约为0.7~1.6元/Nm3,能量转化率高达72%以上,但同样会产生大量碳排放,未来可以考虑通过碳捕捉技术减少碳排放;
虽然这两种方案制氢成本很低,但这个问题滑稽之处在于:如果用高碳排放的化石燃料制氢燃料,然后再加氢站加氢,宣称自己是低碳出行,看上去总有那么一点点违和。
从这个角度说,马斯克所言不无道理,不过,这个问题也不是完全没有解决方案。
如果用水电解法制氢,虽然当下成本最高,在2.5~3.5元/Nm3之间,但成本在不断降低,碳排放量低,且在应用水力、潮汐、风能的情况下能量转化率高达70%以上。可以想象,如果未来与太阳能或风能结合,水电解法制氢将成为主流路线。
图11:来源网络
在美国加州,将加油站做可再生能源延展,搭建风机和太阳能光板,在加油站直接电解水制氢,无需大幅扩建,这个线路已经大行其道,随着规模扩大,可以不断降低电解氢成本,这已经是当下主要的解决方案。
还是那句话,钢铁侠并不是不明白这件事有技术解决的方案——非不能也,实不为也。电动车和燃料电池车,路线上各为其主,钢铁侠瞧不起燃料电池同样是个理性的选择。
04
风起2021
很明显,燃料电池车比电动车产业链还处在更早期的商业化阶段,参照业绩还不能够判断任何一家燃料电池公司的价值。
不过,我们可以参照上一次被马斯克看不起的资产组合的表现:
中国造车新势力蔚来,理想、小鹏和比亚迪,市值表现无需多言;
美股燃料电池的巴拉德动力(NASDAQ:BLDP)和尼古拉卡车,也都在一年内涨了10倍;
A股燃料电池发动机核心资产亿华通(SH:688339)在过去几个月中市值翻倍。
我们可以看出,这些前后被钢铁侠diss过的资产组合,都有一些共同点,他们多多少少都做对了一些事情:
如果中国未来是最大的电动车市场,那么造车新势力和比亚迪都已经占据了很好的位置;
而如果燃料电池未来是区别于电动车和燃油车的第三条道路,那么巴拉德和尼古拉卡车都有潜力变成未来的小特斯拉。而一旦中国在产业政策上加大药量,亿华通的规模效应到来之后,直接可以降低成本,走上量产之路。
很简单,亿华通等本土企业自带的核心的硬逻辑是帮助这些公司实现市值高速增长的底层代码,而钢铁侠的瞧不起并不能改变它们的基本面。
当然,目前看,对多数A股燃料电池企业来说,对他们的投资多多少少还带有风险投资的性质:一旦燃料电池的美好未来实现,目前的估值还有很大的增长空间,但这些公司最终能不能构成经济性良好的生意模式也还需要打一个问号。
不过,回溯马斯克看不起组合,给我们A股投资者的启示是:对投资者来说,对行业前沿的变动保持敏感,才是最重要的。下一次,当钢铁侠开始diss某些公司的时候,投资者应当竖起耳朵,也许,那就是下一轮最大的风口。
作者:牧之
易车讯 日前,河南省印发了《河南省氢能产业发展中长期规划(2022—2035年)》和《郑汴洛濮氢走廊规划建设工作方案》。《规划》明确了发展目标,到2025年河南省氢能产业关键技术和设备制造领域取得突破,产业链相关企业达到100家以上,氢能产业总产值突破1000亿元。推广示范各类氢燃料电池汽车力争突破5000辆,氢气终端售价降至30元/公斤以下,建成3-5个绿氢示范项目。郑汴洛濮氢走廊基本建成,郑州燃料电池汽车城市群示范应用取得明显成效,初步建成氢能国家级先进制造业集群。
方案提出,到2025年,突破氢能产业链关键零部件及系统集成核心技术,引进和培育产业链相关企业超过100家,打造国内领先的氢燃料电池整车及核心零部件生产企业2—3家,氢能产业年产值突破1000亿元。低碳低成本氢气供应体系初步建立,建成3—5个绿氢示范项目,适度超前布局建设一批加氢基础设施,氢气终端售价降至30元/公斤以下。
具体来看,河南将重点打造“一轴带、五节点、三基地”的“郑汴洛濮氢走廊”。“一轴带”即郑汴洛濮氢能应用示范轴带,重点建设郑汴洛文化旅游城际客运氢能示范项目、郑汴濮陆港联运物流集散货运氢能示范项目、郑汴洛濮绿色低碳市政交通氢能示范项目;
“五节点”即郑州、开封、洛阳、新乡、濮阳五大产业支撑节点,形成国内领先的氢能装备产业集群;
“三基地”即豫北、豫西北、豫中南三大氢能供给保障基地,发挥工业副产氢资源丰富的优势,建设豫北、豫西北、豫中南3个氢能供给基地,探索绿氢生产供应方式,拓展绿氢供给渠道。
河南鼓励有能力、有需求的地方出台政策,适度超前布局加氢基础设施。优先在骨干高速公路、国道沿线建设加氢站,鼓励现有加油(气)站、充电站增加加氢功能;搭建氢能智慧供应平台,建立氢气运输联动机制,实现多氢源、多运输方式、多加氢站间灵活调度。
结合濮阳、安阳、焦作、济源、许昌、平顶山等地焦化、氯碱企业的副产氢资源,进一步优化提升工业副产氢品质,为燃料电池应用提供低成本、稳定供应的氢源保障。同时,鼓励风光资源较好的豫北、豫西等区域,探索建设风电制氢、光伏制氢等可再生能源制氢示范项目,不断降低绿电及绿氢制取成本。
河南将提升氢能制、储、运、加全链条装备制造能力,重点发展水电解制、储、加一体化和撬装式加氢、移动高压加氢等技术设备以及加氢站控制集成系统,加速压缩机、储氢罐等关键部件产品国产化,降低加氢站建设和运营成本。
发展氢燃料电池及燃料电池整车核心产业,建设国内先进的燃料电池汽车产业示范集群。据了解,预计到2025年,河南氢能产业关键技术和设备制造领域取得突破,产业链相关企业达到100家以上,搭建产业合资合作平台,深化与产业链上下游骨干企业合作,争取优势企业在豫布局相关装备研发、产品设计和制造基地,实现本地规模化生产。
支持高校、科研院所、企业加快建设重点实验室、前沿交叉研究平台,开展氢能应用基础研究和前沿技术研究。布局建设省级技术创新中心、工程(技术)研究中心等创新平台,争创国家级创新平台,支持行业关键技术开发和工程化应用。
积极引进高层次氢能领域创新型团队。加强与国内外知名高校、科研机构合作,协同推进氢能产业关键技术联合研发,为氢能产业发展提供智力支撑。
此外,河南将强化各职能部门在氢气制、储、运、加、用等环节的监管责任,指导企业研究制定氢能突发事件处置预案、处置技战术和作业规程,开展专项演练,及时有效应对各类氢能安全风险。
易车App提供销量、热度、点评、降价、新能源、实测、安全、零整比、保有量等榜单数据。如需更多数据,请到易车App查看。
加速氢能的使用趋势。随着“双碳”战略目标的提出,各种碳中和政策的指导思想和设计不断增多,氢能的开发利用将进入一个重大发展阶段。随着燃料电池技术的不断提高,新兴的燃料电池核心产业将最清洁地利用氢能,主要集中在氢燃料电池汽车、分布式发电、氢燃料电池汽车和应急电源的产业化。
加快国家氢能创新平台趋势。我国将建成氢能产业国家创新支撑平台,聚焦氢能重点领域和关键环节,在质子交换膜燃料电池技术、关键材料、可再生能源制氢转化效率、单台机组制氢规模、氢能基础设施环节等核心技术研发上取得快速突破。,促进氢能运输、储能、发电和工业领域示范项目的应用。
再者是带动交通运输领域的发展。城市公交和物流车仍是目前最主要的燃料电池终端产品,续航能力300-500km;国内企业相继推出燃料电池乘用车、重型卡车、应急动力汽车等。在燃料电池船方面,中国推出了具有自主知识产权的船用燃料电池系统。中国逐步探索出一条具有中国特色的以商用车为主的燃料电池汽车推广之路。
要知道的是氢能的利用有着悠久的历史。目前氢能之所以受欢迎,主要是燃料电池技术的突破,可以直接产生电能、热能等清洁新能源。燃料电池的种类很多,燃料电池在交通领域的增长最为强劲。道路汽车与目前燃料电池的发展方向相匹配,其中是商用车有很多路线相对固定的场景,对加氢站等基础设施的需求较少,更适合目前燃料电池的技术特点和产业基础。因此,商用车成为氢燃料电池汽车的主要发展重点。
中国发展网讯 据国家发改委官网消息,中国国际工程咨询有限公司总工程师、正高级工程师杨上明发文解读《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》。杨上明表示,氢能来源丰富、应用广泛,具有绿色低碳特点,是业界公认能源转型发展的重要载体之一,对碳达峰碳中和目标实现具有积极支撑作用。此次印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》),从国家层面为氢能产业打造顶层设计,明确氢能战略定位和发展目标,提出构建创新体系、基础设施建设、多元化示范应用、完善保障体系等重点任务,为加快推动能源革命、 科技 革命和产业变革注入了新动能。
氢能产业发展顶层设计出台正当其时
氢能被国际 社会 誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源,氢能 科技 创新和产业发展持续得到各国青睐。美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略,抢占产业发展先机和制高点。我国地方政府和企业也在积极推动氢能产业的发展,据行业机构统计,我国多地纷纷制定氢能产业相关规划、实施方案等政策文件,布局建设加氢站等基础设施,推动燃料电池车辆等氢能多元化应用。在氢能产业萌动之际,《规划》的出台符合业界期盼,为氢能 科技 创新和产业高质量发展指明了方向,将进一步彰显氢能作为可再生能源高效利用重要载体、抢占未来 科技 发展制高点重要抓手、推动工业低碳转型关键介质,对支撑实现碳达峰碳中和目标的重要意义。
碳达峰碳中和目标下氢能将在能源领域释放潜能
近年来,氢能在交通用能终端等领域热度不断上升,围绕燃料电池关键核心技术加速自主研发,以城市客运、物流等商用车型为先导逐步开展一定规模的示范运行。据有关报道,张家口市以服务绿色低碳冬奥为契机,积极发展以燃料电池 汽车 为代表的氢能交通系统,取得良好示范效果。同时,氢能作为跨能源网络协同优化的理想媒介,通过风-光-氢-储一体化发展,能够加快构建多能互补应用生态,提高可再生能源电力的上网质量和消纳水平,切实推动能源生产体系和消费体系绿色低碳转型。
《规划》提出了系统构建支撑氢能产业高质量发展创新体系、统筹推进氢能基础设施建设、稳步推进氢能多元化示范应用、加快完善氢能发展政策和制度保障体系等四项重点任务。在《规划》有序引导下,氢能正逐步成为储能、交通用能转型、工业化石能源替代等重点领域创新应用的有力抓手,将进一步拓展我国氢能发展的空间。
下一步要以《规划》为指引,科学推动氢能全产业链 健康 有序发展
氢能产业是面向未来的战略性新兴产业,需要充分发挥我国完整的工业体系和能源体系优势,坚持系统思维、久久为功,力争在全球 科技 革命和产业变革浪潮中占据主动、赢得先机。
一是加快构建低碳氢能供应体系。 建议从全生命周期视角评估氢能产业发展的经济与环境效益。近期因地制宜利用工业副产氢,在不额外新增碳排放的前提下,作为培育氢能产业的启动资源,就近供应交通、工业、建筑等领域应用。中远期加快发展规模化风电、光伏、水电等多种低碳能源制氢,提升制氢关键技术能力和装备制造水平,逐步完善分布式制氢管理体制机制, 探索 灵活的价格机制,将清洁低碳氢能打造成氢源的主要构成,从源头上保障氢能绿色低碳属性。
二是持续提升氢能储运设施效率。 我国西部地区可再生能源资源丰富,意味着可再生能源制氢资源也多分布于该区域,但氢能应用市场主要集中在东部沿海地区,长距离输运成本成为影响可再生能源制氢经济性的问题之一。研究制定安全经济的氢能储运管理规定,加速研发低温液氢、固态储氢、化学储氢等新型长距离储运技术和商业化应用,开展管道输氢示范,逐步提升可再生能源制氢规模化发展能力。
三是加快释放氢能多元应用潜力。 充分利用已有技术基础,发挥氢能高品质热源、高效还原剂、低碳化工原料等多重属性,推动氢能在交通、冶金、化工等领域替代化石能源使用,降低二氧化碳排放。同时,加快新型储能、分布式热电联供等核心技术自主研发,积极发挥氢能跨能源网络协同优化作用,稳步有序推进氢能示范应用,促进能源电力领域深度脱碳,实现全面绿色低碳发展。
相关技术及市场仍不成熟
氢燃料电池燃料能量密度最大,高于锂离子电动车及燃油车,能效比上占据优势。考虑全生命周期后,能源效率约为29%,高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在续航方面,氢燃料电池汽车传统燃油车相似,续航里程约在600公里左右,优于锂离子电动车此外氢燃料电池汽车还具有无噪音,充能时间短,耐低温,事故严重性小等优点。
然而目前,氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步,技术和市场仍不成熟,处于幼稚期,未来发空间巨大且氢燃料电池汽车应用领域不具有普适性,这也是未来氢燃料电池汽车技术需要革新和研究之处。
产量受到疫情影响严重
根据高工产业研究院(GGII)的数据显示,2016-2020年中国氢燃料电池汽车产量逐年上升,受到疫情影响,2020年产量下滑至1199辆。这表明中国氢燃料电池汽车市场正在成长,产量的增加一定程度上代表了市场需求增加。未来,氢燃料电池汽车的发展前景较好。
市场进入商业化初期
2016-2020年,中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升,受到疫情影响,2020年销量有所下滑。截止2020年底,我国氢燃料电池汽车年销量1177辆,保有量7352辆,标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳,氢燃料汽车进入商业化初期。
商用车是研发方推广重点
与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是,我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年,我国燃料电池汽车销量中,全为商用车。其中,客车销量占比达98%,货车销量占比为2%。截至2020年底,我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里,以氢燃料电池物流车和客车为主。
政策指引保驾护航
中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》是为我国氢能发展道路提出了更为明确的要求与指引。随着国家“碳中和”、“碳达峰”任务的推进,氢能这一绿色能源受到国家的重视和大力推动。未来目标中就风光能电解水制氢,加氢站等基础设施建设,氢燃料电池汽车等进行了详细规划。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
升辉科技参股设立了电解水制氢装备公司广东盛氢制氢设备有限公司,生产大规模碱性电解水制氢设备,目前已成功下线100标方的碱性电解水制氢设备,预计将于第四季度推出1000标方的制氢设备。
明阳智慧能源集团股份公司碱性水电解制氢装备于10月13日在广东成功下线。明阳也成为继隆基、阳光电源等之后又一家进入电解水制氢设备的新能源设备公司,同时也是目前国内比较早切入制氢设备的风机企业。
制氢成本将成为产业发展关键。协鑫集团创始人、董事长朱共山此前预计,到2025年,中国六成地区的光伏度电成本在0.13元左右,风电度电成本将控制在0.15元左右,可再生能源制氢成本将很快降至每立方米1元。