“雙碳”背景下,氫能被譽為21世紀最具發展潛力的清潔能源,正在吸引越來越多的巨頭重金入局,“東方氫島”的建設步伐也不斷加快。
萬億氫能賽道:漫長而執著的奔赴
在剛剛過去的一周裏,氫能源板塊再迎風口。
受北京發布氫能產業發展實施方案影響,A股市場氫能源概念迎來了一波上漲行情,不少上市公司“沾氫即漲”。其中不乏美錦能源、金能科技、漢纜股份等在青島有重大氫能產業項目布局的上市公司。
在“碳達峰、碳中和”的目標下,氫能產業發展正步入快車道。2019年nian氫qing能neng首shou次ci寫xie入ru政zheng府fu工gong作zuo報bao告gao。此ci後hou,各ge地di陸lu續xu出chu台tai氫qing能neng產chan業ye重zhong磅bang規gui劃hua。頻pin頻pin的de政zheng策ce利li好hao,讓rang氫qing能neng源yuan板ban塊kuai受shou到dao資zi金jin熱re捧peng。寄ji托tuo著zhe投tou資zi者zhe的de殷yin切qie希xi望wang,氫qing能neng源yuan板ban塊kuai自zi2020年5月起一路走高。
據不完全統計,2021年以來,國內A股上市公司已發布關於布局氫能產業的公告多達1.71萬條,183家上市公司宣布入局。企查查數據則顯示,今年上半年我國氫能企業注冊量為339家,同比增長89%,呈現飛速增長的趨勢。
在爭相加碼布局氫能產業的同時,多家氫能源概念公司提示業務進展和炒作風險,為資本市場“降火”。相xiang關guan公gong司si紛fen紛fen回hui應ying稱cheng上shang市shi公gong司si相xiang關guan業ye務wu尚shang在zai發fa育yu期qi,業ye務wu占zhan比bi較jiao小xiao。業ye內nei人ren士shi表biao示shi,盡jin管guan相xiang關guan企qi業ye在zai苦ku練lian氫qing功gong,但dan目mu前qian氫qing能neng源yuan相xiang關guan產chan業ye尚shang處chu於yu發fa展zhan初chu期qi,存cun在zai不bu少shao難nan題ti,在zai降jiang成cheng本ben、擴需求的雙側推動下,有望在未來5年獲得市場放量。
強勢爆發的氫能源概念背後,一條荊棘叢生但極具戰略意義的萬億產業賽道浮出水麵。中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》指出,預計2020年至2025年間,中國氫能產業產值將達1萬億元。而這,是一場全球範圍的競賽,也是“東方氫島”努力奔赴的未來。
碳中和時代氫大有可為
要想實現碳中和目標,迫切需要開發新的生產工藝和技術來實現深度減排,實現“脫碳”“固碳”甚至“負碳”。
氫是很好的還原劑,也是大部分化工和石化產品的組成元素。無論是以清潔氫和低碳氫替代化石能源實現交通、工業、建築與發電部門的“脫碳”,還是通過碳捕集封存和資源化利用“加氫固碳”實現碳循環經濟,抑或是通過生物質製氫與碳捕集技術結合等方式生產“負碳氫氣”,氫能都在這些路徑中扮演著大有可為的“關鍵角色”。
與煤炭、石shi油you和he天tian然ran氣qi相xiang比bi,氫qing能neng在zai自zi然ran界jie中zhong不bu是shi天tian然ran存cun在zai,需xu要yao通tong過guo一yi次ci能neng源yuan化hua學xue加jia工gong或huo轉zhuan化hua產chan生sheng。相xiang比bi用yong化hua石shi燃ran料liao生sheng產chan的de灰hui氫qing以yi及ji使shi用yong碳tan捕bu集ji封feng存cun技ji術shu將jiang尾wei氣qi脫tuo碳tan後hou得de到dao的de藍lan氫qing,利li用yong可ke再zai生sheng能neng源yuan電dian解jie水shui產chan生sheng的de綠lv氫qing才cai能neng達da到dao二er氧yang化hua碳tan零ling排pai放fang,才cai是shi符fu合he碳tan中zhong和he發fa展zhan方fang向xiang的de選xuan擇ze。
在鋼鐵行業,氫冶金是當前重點的探索方向。2020年11月,河鋼集團與全球礦業冶金巨頭意大利特諾恩集團簽約,共建全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業化生產廠,推動傳統“碳冶金”向“氫冶金”轉變。2021年5月年產120萬噸煉鋼原料的氫氣直接還原廠在河鋼宣鋼廠區開工,一期60萬噸采用世界首套新一代低碳氫能源示範裝置,計劃於2021年底投產,可替代傳統高爐碳冶金工藝,建成後年減碳幅度可達60%;二期60萬噸將采用風能、太陽能等可再生能源進行電解水製氫做還原氣,實現無化石能源冶煉。
在能源化工行業,基於綠氫反應製備甲醇是高效轉化利用二氧化碳、“以氫固碳”的重要途徑之一。2020年初,在中國科學院院士、中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)大(da)連(lian)化(hua)學(xue)物(wu)理(li)研(yan)究(jiu)所(suo)太(tai)陽(yang)能(neng)研(yan)究(jiu)部(bu)主(zhu)任(ren)李(li)燦(can)團(tuan)隊(dui)的(de)努(nu)力(li)下(xia),擁(yong)有(you)我(wo)國(guo)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)技(ji)術(shu)的(de)全(quan)球(qiu)首(shou)套(tao)直(zhi)接(jie)液(ye)態(tai)太(tai)陽(yang)燃(ran)料(liao)規(gui)模(mo)化(hua)合(he)成(cheng)項(xiang)目(mu)在(zai)蘭(lan)州(zhou)新(xin)區(qu)試(shi)驗(yan)成(cheng)功(gong),目(mu)前(qian)已(yi)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)千(qian)噸(dun)級(ji)規(gui)模(mo)化(hua)太(tai)陽(yang)燃(ran)料(liao)合(he)成(cheng)工(gong)業(ye)示(shi)範(fan)工(gong)程(cheng)。據(ju)測(ce)算(suan),若(ruo)以(yi)我(wo)國(guo)當(dang)前(qian)8000wandunjiachunchannengjisuan,yetaiyangguangjiachunyumeihuagongzhijiachunxiangbi,jiangjianpaishuyidunjieryanghuatan。hechenganyeshihuagonglingyuqingxiaofeizhanbizuidadechangjingzhiyi,muqiannuowei、美國、巴西等都在建設綠氫合成氨的工廠。未來,甲苯、乙烯的生產過程中,利用綠氫也可以大幅減少溫室氣體的排放。
在交通領域,氫燃料電池係統具有清潔環保、續航裏程長、加氫時間短等優勢,未來可以作為動力應用於重型貨車、難以電氣化的軌道交通、大型船舶、大型飛機等,降低長距離高負荷交通對石油和天然氣的依賴。
在建築能耗上,通過氫燃料燃氣輪機技術和燃料電池技術實現對家庭住宅、商業建築進行熱電聯供,也是美德日韓等國家企業爭相投入的研發方向。
關乎能源安全的儲能介質
qingnengzhisuoyibeiguangfanrenweishiweilaizuiyoufazhanqianlideercinengyuan,haiyinwei,duiyugoujianditangaoxiaoxiandainengyuantixilaishuo,qingnenggengdadejiazhizaiyu,tashiyizhongzhongyaodechunengjiezhi。
可再生能源(如水電、風能、太陽能)的間歇性特點,導致其不能長時間持續、穩定地輸出電能。受製於電網消納能力,經常會出現“棄風棄光”現象。據全國新能源消納監測預警中心發布的《2021年二季度全國新能源電力消納評估分析》顯示,今年上半年,全國棄風電量126.4億千瓦時,風電利用率96.4%;棄光電量33.2億千瓦時,光伏發電利用率97.9%。其中,青海、陝西、寧夏、河南、貴州都出現了“棄風棄光”增長現象。而今年2月(yue)美(mei)國(guo)中(zhong)部(bu)和(he)南(nan)部(bu)大(da)片(pian)地(di)區(qu)遭(zao)遇(yu)創(chuang)紀(ji)錄(lu)的(de)極(ji)端(duan)低(di)溫(wen)天(tian)氣(qi),風(feng)力(li)渦(wo)輪(lun)機(ji)葉(ye)片(pian)因(yin)結(jie)冰(bing)而(er)停(ting)止(zhi),更(geng)是(shi)帶(dai)來(lai)世(shi)紀(ji)大(da)停(ting)電(dian)。日(ri)益(yi)頻(pin)繁(fan)的(de)極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi),也(ye)讓(rang)人(ren)們(men)對(dui)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)供(gong)電(dian)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。
儲能就成為解決問題的必由之路——將可再生能源發電儲存起來,在需要時釋放,以保障可再生能源發電持續、wendingdediannengshuchu,tigaodianwangjienajianxieshikezaishengnengyuandenengli。qingzuoweiyizhongzhongyaodeercinengyuan,keyitongguodianjieshuihuode,zaijiazhizishentuchudetedian,beirenweishilixiangdechunengjiezhi。
從氫的來源上看,風電、光伏製氫可實現生產源頭上的無碳化。同時,與鋰電池相比,氫作為儲能介質具有能量密度高、補能速度快、低溫適應好等優勢,非常適合長時間儲能手段,來解決風能、光伏發電所遇到的時段不平衡,季度不平衡等問題,實現傳統電網無法實現的大規模、跨季節、跨時段、跨地域的儲能,將成為促進可再生能源消納的利器。
作為極具潛力的新型大規模儲能技術,氫能不僅適用於大規模儲能和長周期能量調節,還可以在調峰調頻輔助服務、削峰填穀等多類型能源互聯、搭建微電網等方麵發揮重要作用。
也正是因為如此,近年來,光伏和風電領域的領軍企業紛紛加碼氫能布局,將可再生能源與氫能“聯姻”為綜合能源開發提供了新的路徑。
作為新能源的開發重點,海上風電可在沿海地區就近消納。對於青島來說,氫從海上來,也將是值得期待的未來。
產業現實依然骨感
根據中國氫能聯盟預計,到2050年,我國氫氣需求量將接近6000萬噸,可再生能源電解製氫占比將達到70%,實現二氧化碳減排約7億噸,氫能在我國終端能源體係中占比超過10%,產業鏈年產值達到12萬億元。
這無疑將成為引領經濟發展的新增長極。但相對於豐滿的未來圖景而言,氫能產業的現實情況還要“骨感”得多。目前,我國在氫能全產業鏈的製氫、儲運、應用等環節,技術路線、成本高企、產業化瓶頸等諸多難題還有待攻克,為行業後續發展增添了許多“不確定性”。
在製氫環節,目前製綠氫的主流技術包括堿性電解水(AWE)、質子交換膜電解水(PEM)和固態氧化物電解水(SOEC)。受成本、成熟度與產業鏈配套等多因素影響,AWE在國內是主流;盡管PEM電解槽運行更加靈活、更適合可再生能源的波動性,但當前國內PEM技術正在經曆從實驗室研發向市場化、規模化應用的階段變化,與歐洲先進技術差別較大;SOEC技術最大的優勢在於轉換效率比較高,可以實現80%以上電解水製氫的能源轉換效率,但它需要高溫的運行環境,材料的循環壽命、成本和技術都存在難題。
zaimuqianqingchannengzhongzhanbijiqiyouxiandekezaishengnengyuanlvqingzhibeilingyu,zuidadekunraoshichengbenwenti。dianjieshuizhiqingqibachengdechengbenlaizidian。jucesuan,zaikezaishengnengyuanfadianchengbenxiajiangdao0.15元/kWh以下時,用電解水製氫參與化工行業可以和既有生產供給進行競爭。而預計到2030至2035年左右,綠氫製備成本達到15元/kg以下,就有望在加油站和石化燃料平價。
在(zai)儲(chu)氫(qing)環(huan)節(jie),當(dang)前(qian)國(guo)內(nei)儲(chu)存(cun)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)還(hai)是(shi)成(cheng)本(ben)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)的(de)高(gao)壓(ya)氣(qi)態(tai)儲(chu)氫(qing),而(er)加(jia)氫(qing)站(zhan)主(zhu)要(yao)是(shi)長(chang)管(guan)拖(tuo)車(che)運(yun)輸(shu)高(gao)壓(ya)氣(qi)態(tai)氫(qing),運(yun)輸(shu)距(ju)離(li)相(xiang)對(dui)短(duan),運(yun)輸(shu)成(cheng)本(ben)比(bi)較(jiao)高(gao);在zai液ye氫qing方fang麵mian,設she備bei關guan鍵jian零ling部bu件jian依yi賴lai進jin口kou,與yu國guo外wai技ji術shu差cha距ju明ming顯xian,產chan能neng嚴yan重zhong不bu足zu。目mu前qian,美mei國guo和he日ri本ben主zhu推tui液ye氫qing儲chu運yun技ji術shu路lu線xian,全quan球qiu有you三san分fen之zhi一yi的de加jia氫qing站zhan采cai用yong了le技ji術shu液ye氫qing技ji術shu,澳ao大da利li亞ya為wei日ri本ben供gong氫qing的de項xiang目mu也ye采cai用yong了le液ye氫qing運yun輸shu船chuan遠yuan距ju離li輸shu送song。
在加氫用氫環節,燃料電池、加jia氫qing站zhan等deng所suo需xu的de關guan鍵jian零ling部bu件jian或huo依yi賴lai進jin口kou或huo沒mei有you量liang產chan的de成cheng熟shu產chan品pin,導dao致zhi了le相xiang應ying環huan節jie的de高gao成cheng本ben。以yi燃ran料liao電dian池chi為wei例li,據ju中zhong國guo國guo際ji經jing濟ji交jiao流liu中zhong心xin信xin息xi部bu數shu據ju顯xian示shi,我wo國guo膜mo電dian極ji組zu件jian成cheng本ben約yue為wei4000元/千瓦,與國際700元/千瓦差距較大;我國電堆成本為6000元/千瓦,國際指標為1000元/千瓦。
事實上,在全球範圍內,氫能技術還在摸索階段,但一場氫能領域的全球競賽已經展開。據統計,目前約占全球GDP52%的27個國家裏麵,有16個國家已經全麵製定了國家層麵的氫能源發展戰略,有11個國家正在製定進程中。
日前,工信部在相關回應中表示,將積極配合相關部門製定氫能發展戰略。各地已經迅速行動,目前已經有20多個省(區、市)發布了氫能規劃和指導意見。
8月19日,山東省政府網站發布了《山東省能源發展“十四五”規劃》。這也是山東繼6月發布《氫能產業中長期發展規劃(2020-2030年)》之後,再度對氫能產業進行部署。《規劃》表示,將圍繞創建“國家氫能產業示範基地”,發揮我省氫能產業基礎優勢,健全完善製氫、儲(運)氫、加氫、用氫全產業鏈氫能體係,加快形成“中國氫穀”“東方氫島”兩大高地,打造山東半島“氫動走廊”,實施“氫進萬家”科技示範工程,推動氫能創新鏈與產業鏈的融合發展。
東方氫島蓄勢待發
在最近這一波行情中,多家上市公司在回應投資者時披露了在青島最新的氫能產業布局。
金能科技8月17日發布公告稱,金能化學(青島)有限公司與青島董家口經濟區管理委員會、青島董家口發展集團有限公司三方合作對工業副氫進行提純、壓縮、儲運、充裝,全麵配套氫能交通產業發展。漢纜股份則表示,已成立了青島漢河氫能裝備科技有限公司,進行通信、電力、醫院、數據中心等氫能備用電源和氫能熱電聯供等產品的研發和市場推廣,同時生產銷售100w-120kw各種功率電堆,目前已建成了3.5萬(wan)平(ping)方(fang)米(mi)的(de)生(sheng)產(chan)車(che)間(jian),部(bu)分(fen)設(she)備(bei)正(zheng)在(zai)調(tiao)試(shi)中(zhong)。美(mei)錦(jin)能(neng)源(yuan)也(ye)在(zai)回(hui)應(ying)中(zhong)表(biao)示(shi),青(qing)島(dao)是(shi)公(gong)司(si)轉(zhuan)型(xing)發(fa)展(zhan)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)的(de)重(zhong)點(dian)區(qu)域(yu)之(zhi)一(yi),布(bu)局(ju)青(qing)島(dao)也(ye)是(shi)為(wei)了(le)更(geng)好(hao)地(di)搶(qiang)占(zhan)市(shi)場(chang)先(xian)機(ji)。
在2020年出台氫能產業規劃,圍繞研、製、儲、運、加、用等全產業鏈部署項目,已建成3座加氫站……青島,正在加速建設“東方氫島”的步伐中,向著氫能時代邁進。
讓青島成為氫能技術創新研發策源地。自2017年便開始引入氫能產業的青島國際院士港,依托中國工程院、同濟大學、清華大學、湖南大學、國家燃料電池汽車動力係統工程技術研究中心等行業領先研發資源,打造氫能與燃料電池技術實驗室。
在氫燃料電池關鍵零部件和整車製造領域,青島美錦燃料電池商用車整車生產項目、明天氫能北方工程研究中心及氫能燃料電池係統及核心部件生產基地項目、FCP中德氫動力產業園項目均入列《山東省能源發展“十四五”規劃》的氫能產業重點工程,青島在山東氫能產業鏈尤其是關鍵創新環節上的地位可見一斑。
讓青島的車用上青島的氫。中國石化青島煉油化工有限責任公司承擔建設的青島氫能資源基地項目第一車青島地產藍氫於8月5日出廠,結束了青島加氫站隻能從淄博、濱(bin)州(zhou)等(deng)地(di)遠(yuan)距(ju)離(li)購(gou)氫(qing)的(de)曆(li)史(shi),未(wei)來(lai)隨(sui)著(zhe)項(xiang)目(mu)的(de)建(jian)成(cheng)投(tou)產(chan),將(jiang)解(jie)決(jue)青(qing)島(dao)地(di)區(qu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)氫(qing)保(bao)供(gong)問(wen)題(ti),還(hai)可(ke)為(wei)青(qing)島(dao)周(zhou)邊(bian)區(qu)域(yu)提(ti)供(gong)潔(jie)淨(jing)的(de)氫(qing)能(neng)源(yuan)。
以裝備製造帶動儲氫、jiaqinghuanjiechuangxin。zuoweiguoneiweiyijuyoudulizizhuzhishichanquandeyeyahuosaishiqingqiyasuojishengchanzhizaoshang,qingdaokangpuruisinengyuankejiyouxiangongsizizhuyanfadexingongyikeyijiangdijiaqingzhanjianshechengben50%以上,目前公司研發生產的壓縮機已在加氫站、製氫廠家投入使用,正在加速更多規格的產品量產。
在應用場景上,由青島真情巴士集團運營的50輛氫能源公交車已經在西海岸新區運行了半年有餘,累計運行超55萬公裏;6月26日,隨著山東省首條城際氫幹線首發儀式同時在青島國際院士港智能製造產業園和臨沂路運港智慧物流裝備產業園舉行,170輛氫能冷鏈物流車和渣土車在青島——臨沂幹線上啟動運營,每年可減少二氧化碳排放量近2萬噸。
據統計,目前,青島在全產業鏈各個環節共有11個項目入選省“十四五”期間氫能產業重大示範試點項目,是全省入選項目數最多的城市。
從能源革命的角度來看,氫經濟的空間難以估量。在全鏈條布局下的“東方氫島”圖景中,青島氫經濟已然箭在弦上,蓄勢待發。見道網
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雙碳 氫能產業
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