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科技创新:多位代表委员为TA发声,氢能风口已至?

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在第十四届全国人民代表大会上,中国石油化工集团副总工程师、齐鲁石油化工公司党委书记韩峰提到,“如何在推进实现碳达峰、碳中和目标下保障国家能源安全,是我国需要面对和解决的重大课题,而氢能作为二次能源,具有来源多样,终端零排,用途广泛的优势,在世界能源舞台上正扮演着越来越重要的角色。”


全国人大代表、亿华通股份董事长张国强表示,“中国燃料电池汽车产业已从政府主导的技术探索、示范运营阶段发展至商业化初期阶段,行业面临的成本高、基础设施配套不完善等问题已在发展过程中逐步得到解决。”


自国务院在2021年将碳达峰、碳中和写入政府工作报告以来,氢能就被视为能源行业的重要发展方向。


璞跃中国移动出行团队认为,以电解水为代表的绿氢技术以及下游燃料电池技术凭借在减碳排放甚至零碳排放上的独特优势,足有非凡的发展潜力。


// 01. 氢能的优点很多,是一种理想的可再生能源



氢能具有来源广泛、低温性能好、加氢速度快、零碳排等诸多优点。与目前市场上大量应用的锂电相比,氢能耐低温、补能快的特点十分适合商用车、船舶等长距离运输交通工具。光伏、风电等发电方式发电功率不可控,在上网的时候需要和用电负荷做平衡,因此大量发电无法上网,存在弃电浪费。而电解水等制氢技术的上述优点及普适性,正好可以实现分布式能源弃网电量的合理利用。

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在国际上,用颜色代码来区分制造氢的来源和工艺,最常见的三种是灰氢、蓝氢、绿氢。


灰氢是由化石燃料产生,通常使用蒸汽甲烷重整(SMR)方法,在此过程中,会产生二氧化碳并最终释放到大气中;


蓝氢来自化石燃料,但对生产过程中产生的二氧化碳进行捕集并储存和利用(CCUS/CCS);


绿氢是利用可再生电力,通过水电解等工艺生产的氢气,在生产过程中没有二氧化碳排放。


由于绿氢在财政补贴以及后续征收碳税方面具有优势,因此需要进行绿氢认证(目前标准为碳排放≤4.9kgCO2e/kgH2),通过后才可享受政策优惠。

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自2020年“双碳”目标提出,中国氢气产量出现显著高速增长,2022年氢气产量已达3781万吨(数据来源:中商情报网、上海环境能源交易所、璞跃中国移动出行团队)。经查询,2023年2月21日,长三角清洁氢价格指数和唐山氢价格指数分别为34.15元/kg和35.75元/kg。如果按30元/kg单价以及年产4000万吨氢气进行测算,中国的制氢市场规模可达1.2万亿元


另外,目前上海最大的安亭加氢站其加氢终端售价为70元/kg。因此可见目前加氢站建设以及储氢、运氢成本依然较高


对于下游应用来说,35元/kg的终端价格是一个十分重要的关键节点。


当加氢价格低于35元/kg时,氢燃料汽车相比汽油车续航成本将具有优势。目前短期内对政策补贴具有不小的依赖性,以帮助实现经济性。如北京地区部分加氢站的补贴后终端价格可达30元/kg。


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由于补能便利性以及产业链配套不成熟,目前中国的氢燃料电池车以商用车为主。


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即使在全球范围来看,氢能乘用车销量可以形成规模的,也仅有丰田Mirai以及现代Nexo两款车型。


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根据《中国氢能产业发展报告》,2019年我国弃风、弃光、弃水电量三者合计515亿千瓦时。理论上可释放电解水制氢潜力92万吨,同样按照30元/kg的单价进行测算,将该部分电能用于制氢的对应市场规模可达276亿人民币。结合分布式能源、清洁发电产业的发展,将是电解水制氢技术的重要增长驱动力。


// 02. 以电解水为代表的绿氢技术路线潜力十足


20220316-行研加密_11OK.jpg数据来源:王彦哲《中国不同制氢方式的成本分析》


我国的能源禀赋决定了煤制氢在我国传统化石能源制氢路线中占主导地位。经过多年技术发展,目前在无CCUS(碳捕获)配套的制氢成本已经可以做到10元/kg,但由于其高额的二氧化碳排放与发展氢能,与碳中和的初衷背道而驰。欧洲国家目前普遍要求化石能源制氢要加装CCUS,而我国浙江等部分发达省份更是已发文禁止“煤制氢”产能投放。


绿氢方面,按工作原理和电解质不同,可分为碱性(ALK)、质子交换膜(PEM)、高温固体氧化物(SOEC)、固体聚合物阴离子交换膜(AEM) 4种技术路线,技术成熟度依次递减,前三种技术路线的释义及原理如下所示:

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在4种绿氢技术路线中,即使目前成本最低的碱液制氢,其成本也在30元/kg上下。绿氢作为极少数真正满足碳中和要求的清洁能源,随着未来碳税的增加,以及电解水技术的逐渐成熟,其竞争力将逐渐增强。


氢能应用技术发展逐渐成熟,以及全球应对气候和环境变化挑战,氢能有望成为解决能源危机的有效方案。


未来,氢能源产业应用场景与发展方向是什么?氢燃料电池车会走进千家万户吗?璞跃中国移动出行将在今年围绕氢能不定期输出行研报告,敬请期待。如想获取深度行业洞见或做深入交流,欢迎联系下方邮箱。


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