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脱碳背后的中国氢能源

  在全球双碳背景下,各国对氢能源尤为重视,做出了详细的产业规划,一直在不断推进更新中。氢能源车作为深度脱碳的使者,正向我们缓缓走来。

  江山代有才人出,各领风骚数百年。这句诗词用来总结新能源各条产业链,再贴切不过。

  作为过去一年里的明星,锂电、光伏板块大受追捧,在二级市场诞生了众多十倍、二十倍的个股。氢能源紧随其后接力,厚朴股份(300471.SZ)年内涨幅超越三倍,亿华通、美锦能源(000723.SZ)也均实现了翻倍行情。

  在氢能行情向好的时刻,看多做多的各路资本、研究团队、财经媒体纷纷喊出“氢能源蓝海”、“十万亿赛道”的口号。而看空者也不乏其声,核心理由依然是前景不明。

  那么,氢能源究竟是风口?还是陷阱?它最可能的落地点是什么?障碍在于何处?这是本篇报告试图解答的问题。

  01 另类角度的小方法

  中国的改革开放有条规律,新兴产业的发展,历来与政策结合紧密。

  所以,一个新兴产业,在规划层面是不是足够重要,有没有受到重视,其实是可以从一些政策指标上看出来的。

  一般而言,政策出台快、政策密度频、政策定位高、调控力度大的产业,往往是重点扶持,定位长远的产业,它们在日后的景气度,也会更高。

  这一点,从光伏、锂电这两条赛道的历史上,可以看得很清楚。

  用这个指标来观察氢能源,可以发现它符合这个规律。

  从2006年到2019 年,在这13年期间国家层面颁布的氢能源相关政策大约22个,2019年之后到现在不到3年时间颁布的政策超过25个,地方层面的更是全面开花。

  2019年,氢能源首次写入政府工作报告,之后迎来了相关产业政策发布的密集期。

  近日,由北京市牵头申报的京津冀氢燃料电池汽车示范城市群,被财政部、工信部等五部委联合批准为首批示范城市群。在4年示范期间,五部委将对入围的城市群按照目标完成情况,通过“以奖代补”的方式给予奖励。

  改革开放的另一个规律,是新生事物总要通过试点,得到印证后再推广。而某一级地方政府,常常就是那个探路的排头兵。

  这是一步可轻可重的棋,如果进展顺利,应用中没有很大的问题,这个区域市场就可以培育中国的氢能源产业。如果进展不顺,也可以把负面影响控制在合理范围内,不至于造成太大的资源浪费和市场错配。

  不过,从政策的角度观察,仅仅是自上而下认识行业的一个小方法,它仅可以参考,却不能依赖。更不能化解市场对于氢能源发展的分歧。想要得到更准确的结论,还需要看清事物的本质。

  02 核心诉求是脱碳

  氢气直接燃烧或通过燃料电池发电的产物为水,能够实现真正的零碳排放,对环境不造成任何污染,故而被誉为终极能源。

  其次,纯电动车的电池,使用了大量锂、钴、镍等金属材料.金属材料的挖掘、生产加工等过程均有大量能量消耗及碳排放。相较于纯电动车,氢燃料电池车在制造过程中的碳排放也较低。

  第三,燃料电池车的报废回收阶段,也比电纯动车回收,更容易且更有经济吸引力。

  这三条加在一起,就是深度脱碳的由来。

  但从能源替代的角度来看,仅仅做到清洁是不够的,还要兼顾效率和成本。

  从能效上来看,氢气的热值约为140MJ/kg,高达煤炭、汽油等传统燃料的3倍以上;从储量上来看,氢是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的 75%,地球上丰富的水资源中蕴含着大量可供开发的氢能,未来是获取最便利和成本最低的能源之一。

  与之相反,锂电池中锂、钴等金属材料成本,在电池总体成本中占据了绝大比例,其相对稀缺的供需格局,从锂电原材料动辄几倍的涨幅中,已经得到了验证。

  目前,新能源车动力使用锂电池虽然是最佳选择,在大多数适用场景中,锂电池车的开发和应用也更加成熟,但由于电池重量、续航里程问题,依然存在限制。

  限制发展的原因是能量密度,它已经达到一个瓶颈——国内的三元锂电池能量密度约为 240Wh/kg,磷酸铁锂电池能量密度约为180Wh/kg。这促生了另外两条技术路线——高镍化和固态电池。

  但除了这些路线,还有一个现成的选择——氢能源汽车。由于能效高,它在里程和载荷方面拥有先天优势。

  这也正是氢能源车这几年的落地,更多在客车和重卡,而非乘用车的原因。从目前的技术态势和认知上看,氢燃料电池和锂电池在未来三到五年的时间内,将持续互补关系:商用车是氢能源的根据地,乘用车是锂电池的主舞台。

  但这种互补格局,会不会一直持续下去呢?答案是“压力正在压迫它改变”。

  中国作为最大的二氧化碳排放国,在达成碳中和的道路上挑战重重。氢能源作为最清洁的能源,在应用方面场景方面极为宽广,供热、工业、建筑、交运等高排放量的领域有着广阔的前景,深度脱碳的属性注定其不可或缺。

  而从全球的视角来看,氢能作为终极清洁能源的属性,导致各国均对此技术路径十分重视,积极布局氢能产业发展。

  近两年,美国、日本、韩国、欧盟均采取了较大的政策力度加码氢能源产业,并出台了相关经济路径规划,力争领跑该赛道。截止到2021年初,全球共有约20个国家和地区发布了氢能发展规划或路线图。

  这里面的道理,有点像逆水行舟,有些事情,不仅要跑得快,还要跑得比别人快。

  从中国新能源推进的历史来看,用四个字可以总结:珠玉在前。

  中国对光伏、风电、新能源车的产业政策大获成功,度电成本平价、汽车制造弯道超车,成为全球最具备竞争力的产业,成为了中国制造的名片。

  这似乎给中国进一步推动氢能赋予了信心。占据氢能成本最大的电力会随着光伏、风能度电成本而下降,同时技术进步及大规模生产带来的制造和人力成本的下降。

  因此,在全球氢能源产业资金跑步进场,国内新能源产业政策的逐步推进,成本不断下降的三重趋势下,政府开始密集出台促进氢能源产业发展的政策,并提出相应规划。

  因此我们看到的测算与进程表,看起来是期望,实际上都是根据目标进行的倒推。

  03 产业化行不行,看绿氢平价

  氢能源产业链可以分为上游:氢生产与供应;中游:燃料电池及核心零部件;下游:燃料电池应用。

  

 

  在氢气制取上,目前成熟的制氢手段主要包括化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种。

  其中,化石能源制氢通过裂解煤炭或者天然气获得氢气,俗称“蓝氢”。工业副产制氢则是对焦炭、纯碱等行业的副产物进行提纯获取氢气,俗称“灰氢”。

  本质上两者的氢气来源仍为传统的化石燃料。虽然通过碳捕捉与封存技术(CCS)可有效降低化石能源制氢过程中产生的碳排放,但长期来看只有可再生能源电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放。

  目前可再生能源制氢占比较小,化石能源制氢仍是主要的氢气来源。根据 IRENA 的测算,全球仅有 4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。

  而在“富煤、贫油、少气”的能源结构下,目前国内煤制氢的占比超过 60%,电解水制氢的比例则不到 2%。可再生能源制氢仍然任重道远,未来的发展空间巨大。

  

 

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【编辑:叶先生