氫能產業發展正在迎來爆發期
發布時間:2020-05-09 09:16:54

油價低迷不會對氫能產業發展形成較大沖擊,氫能產業仍將保持旺盛的發展勢頭。

氫能技術是實現化石能源低碳利用、可再生能源儲存和高效利用的最清潔二次能源,發展氫能將有利于推動我國能源產業創新和產業轉型,促進能源生產和消費革命。


  氫能產業發展正在迎來爆發期  


近年來,氫的能源地位不斷提升,氫能產業發展正在迎來爆發期。據中國汽車工業協會統計報告,2019年全球氫燃料電池汽車銷量達10409輛,是2018年的1.88倍、2016年的3.78倍。中國2019年燃料電池汽車產量2831輛,銷售量為2737輛,同比增長79%,是2016年的4.36倍。截至2019年12月,全球燃料電池汽車總保有量為24132輛,其中中國6165輛,提前實現了中國汽車協會制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》中確定的到2020年5000輛的階段性目標。


加氫站是氫能產業重要的基礎設施。據亞化咨詢發布的報告,2019年全球建成投入運營的加氫站432座,其中歐洲177座,亞洲178座。截至2020年3月,中國擁有的加氫站達60座,預計到年底將超過100座。


  油價低迷不會對氫能產業發展形成較大沖擊  


受新冠疫情全球蔓延和“歐佩克+”減產談判破裂等因素影響,今年國際油價大幅跳水,美國WTI輕質原油一度跌破20美元/桶。盡管沙特、俄羅斯目前達成了減產協議,但疫情的肆虐,尤其是美國和歐盟成為疫情的重災區,將重創世界經濟,石油需求或將進入一個相對較長的低迷時期,世界又迎來了一個新的低油價時代,讓不少關注氫能發展的人感到擔憂,低油價是否將沖擊正在蓬勃發展的氫能產業。


表面上看,低油價將會使氫能產業的發展受到嚴重沖擊。因為氫能產業作為一個處在發展初期的新興產業,與規模龐大的石化產業相比,其產業基礎薄弱、建設成本高,投資回報率存在很大的不確定性,消費者還存在觀望心理,所以氫氣作為交通動力燃料和燃料電池車無法與汽柴油和燃油車相抗衡。但從深層次上分析,油價低迷不會對氫能產業發展產生較大沖擊,氫能產業仍將保持旺盛的發展勢頭。


氫能是清潔的二次能源,其發展的初衷是其具有減排二氧化碳和清潔排放的屬性。隨著氫能燃料電池技術發展和基礎設施建設不斷完善,氫能燃料電池成為全球應對氣候變化、實現碳減排目標、保護生態與環境、促進經濟綠色可持續發展的希望所在。世界各國都十分關注氫能產業的發展,尤其是歐盟、美國、日本、韓國等發達經濟體相繼把發展氫能產業提升到國家能源戰略高度。美國早在2002年便出臺了《國家氫能發展路線圖》,2012年美國能源部(DOE)投入巨資資助高校與企業共同攻關氫能及燃料電池關鍵技術,2013年啟動H2USA計劃,對加氫站網絡規劃、融資方案、市場拓展制定了詳細方案,以期使美國氫能產業技術與裝備制造居于世界領先地位。歐盟認為歐洲能源轉型必須大規模部署氫能,否則將無法實現減排目標,2019年2月發布了《歐洲氫能路線圖:歐洲能源轉型的可持續發展路徑》,指出歐洲已經踏上向脫碳能源系統轉型的道路,大規模發展氫能將帶來巨大的經濟、社會和環境效益,是歐盟實現脫碳目標的必然選擇。日本上世紀70年代就開始開發氫能技術,2014年6月發布了“氫能與燃料電池戰略路線圖”,規劃了建設“氫能社會”目標的發展路線圖,提出到2040年將完成零碳排放氫燃料供給體系建設。韓國政府在2019年1月發布“氫能經濟發展路線圖”,2020年2月頒布《促進氫經濟和氫安全管理法》,旨在系統、有效地促進氫工業發展,為氫能供應和基礎設施的安全管理提供必要的支持。


我國為了實現經濟長期可持續發展,破解資源環境約束,大力推進生態文明建設,加快向綠色、低碳、高效能源轉型?!笆濉逼陂g,氫能和燃料電池被納入中國國家能源發展戰略,相繼發布的《能源生產和消費革命戰略(2016-2030)》和《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》,設計了氫能與燃料電池技術創新行動路線圖,提出到2030年低碳能源占比將達35%,新增能源需求主要依靠清潔低碳能源滿足,到2050年建成綠色、低碳、高效的現代化能源體系??梢?,發展氫能和燃料電池是傳統能源轉型低碳能源的中長期發展戰略,期待其解決當前傳統能源行業面臨的諸多問題,其發展不會受到油價波動的影響。


氫能是未來構建低碳、清潔能源為主的多元能源供給系統的重要能源載體,能通過燃料電池技術與電能、熱能等形成互換,將電網、動力燃料供應網絡和熱力管網連成一體,使化石能源應用更清潔、更低碳,使可再生能源應用更高效、更便捷。對于化石能源,未來30年甚至更長的時間,仍將是能源消費結構中的主體能源,特別是中國,煤炭作為主體一次能源的地位難以被動搖。通過制氫將化石能源中的能量轉移到氫中,將排放的二氧化碳捕集封存,可以達到“低碳生產,零碳使用”的目的。對于可再生能源,尤其是可再生電力,與氫能結合是其大規模發展的有力保障。2015年國際能源署(IEA)發布的《氫能和燃料電池技術路線圖》中,勾畫了氫在儲能系統應用的前景。氫適合各種規模的儲能,而且在儲存過程中無能量損失。充分利用氫的儲能優勢和特點,在風電、光電、水電富余或棄風、棄光、棄水較多的地區,采取電氫互轉、電轉氫和氫應用或兩者結合的模式,消納和儲存可再生電力。電氫互轉可以起到平抑峰谷的作用。電轉氫和氫應用可根據實際場景選擇,可供應加氫站應用于燃料電池車輛,也可摻入天然氣管道輸送用于工業和民用燃氣,部分替代石油和天然氣??梢?,氫能技術的開發和產業的發展是構建未來清潔、低碳和高效智慧能源體系的必然選擇,是連接傳統化石能源和可再生能源的重要紐帶,對加快推進我國能源生產、消費革命和能源轉型發展具有重要價值,不會因低油價時代到來而降低發展需求,放慢發展速度。


氫能產業尚處于市場導入期。氫作為動力燃料,其銷售價格是由氫的生產、儲存與運輸和加氫站服務供應環節發生的成本決定的?,F階段氫氣生產的成本費用與制氫的原料和工藝有關,煤制氫10元/千克左右,天然氣、石腦油制氫約15元/千克,工業副產氫回收提純約16元/千克,甲醇制氫約18元/千克,電解水制氫約30元/千克,再考慮到生產裝置折舊、稅金、人工、財務等各項費用和制氫企業的合理利潤,氫氣的出廠價至少是上述費用的1.5倍。氫氣運輸目前依靠長管拖車,運輸距離不超過100千米時,運輸費用8~10元/千克;加氫站的情況比較復雜,僅考慮折舊、儲存管理合計成本就需要約20元/千克,再考慮其他合理的成本需要加價到28元/千克。即使是煤制氫,在加氫站的加注價格也需要約53元/千克,如果氫氣來源于電解水,加注價格就增加到83元/千克。以乘用車為例,燃料電池車百公里氫耗約1千克,汽油車百公里油耗平均8升,按北京92號汽油現價5.5元/升計,燃料費用為44元/百公里,比最便宜的煤制氫53元/百公里還低約20%。至于燃料電池車,國內目前示范銷售的多為中型商務貨車及大中型商務大巴。裝配46千瓦燃料電堆、長10.5米的大巴售價195萬元;裝配32千瓦燃料電堆的箱式貨車售價130萬元,是同類型燃油車價格的3~5倍??梢?,無論是氫作為交通燃料,還是燃料電池車,目前在經濟上都不足以與成品油和燃油車進行市場競爭,需要得到國家優惠的財政政策支持才能生存發展。當前,氫能產業快速發展的動力是政策驅使,不是市場行為。目前氫能還不足以與原油產生直接的競爭關系,二者還不在同一競爭層面。因此,持續的低油價態勢不會直接阻礙氫能和燃料電池車的發展。


  氫能產業發展關鍵在技術  


氫能產業發展的根本制約因素是關鍵技術得到突破?!笆濉币詠?,氫能產業崛起發展的一個重要因素是氫燃料電池技術獲得突破性進展,氫能與傳統能源和可再生能源互聯有了技術基礎。國內許多地方積極規劃建設氫能產業園,配套出臺一系列優惠政策招商引資,催生出氫能產業一派繁榮發展的景象。但我們必須清醒地認識到,國內氫能產業基礎設施和燃料電池技術基礎還很薄弱,應用市場僅處在試水階段,存在很多的不確定因素,不足以支撐當前氫能和燃料電池車的快速發展。對于氫生產和儲運,我國制氫依賴的化石能源和可再生能源資源豐富,制氫技術相對成熟可行,關鍵是處理好減排和經濟成本問題。最大的挑戰在于氫的儲存和運輸帶來的成本增加,包括車載儲存和車下的儲運。研究顯示,在目前整個氫能供應鏈中,氫氣的儲存和運輸加注所需成本占全部成本的1/2以上,目前沒有技術支持氫能經濟、高效、可行的儲運模式,而且現有的技術研發和攻關一時也看不到解決問題的關鍵突破方向。


氫能利用的關鍵技術是燃料電池技術。我國雖然在燃料電池技術整體上取得了長足的發展,但與國外相比還存在較大差距。首先是缺乏關鍵材料、核心部件的批量生產技術,電催化劑、質子交換膜、碳紙擴散層材料、空壓機、氫氣循環泵等仍依靠進口,不利于我國氫能燃料電池產業的自主發展。實際上,我國對這些關鍵材料和部件的研發水平很高,研制的樣品達到甚至超過了國外的商業化產品水平,但這些成果沒有進一步開發形成產品批量化、質量一致性的生產技術。其次,我國燃料電池堆系統的可靠性與耐久性與國際先進水平仍存在差距,特別是車用燃料電池,全工況下的可靠性與耐久性急需提高。否則,燃料電池車的市場競爭能力難以增強,終究被消費者淘汰。我國要針對氫能生產、儲運和應用技術與國外的差距,從國家層面組織優勢力量全方位攻關,加大資助力度,促進技術集成化和系統化,努力促進氫能儲運技術的突破,實現關鍵材料核心部件的國產化批量生產,提高燃料電堆系統總體技術水平,為氫能和燃料電池車發展提供堅實的技術支撐。


低油價時代有可能引發世界能源供給格局大變動,并從安全層面給我國帶來較大負面影響。眼下,一方面抓住油價低迷的好時機,提高石油戰略儲備能力;另一方面要堅定發展氫能等新能源的決心,以綠色低碳、高效低成本為方向,把氫能燃料電池技術及其關聯產業培育成新增長點,促進我國氫能產業駛入發展的快車道。


稿件來源: 《中國石化》雜志
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