寫稿
投稿
隨著世界各國對排放要求的提高及全球能源危機，探尋可再生及環(huán)保的清潔能源迫在眉睫。在眾多能源中，由于氫能具有清潔、高效、可再生、應(yīng)用廣泛等特點，氫能正被提升到能源戰(zhàn)略高度和技術(shù)改革的方向。其中，來自可再生能源的綠氫更是從源頭上杜絕了碳排放，是真正意義上的清潔能源，受到我國政府及企業(yè)的熱捧，綠氫產(chǎn)業(yè)布局空前加快。
一、綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境
我國氫能資源十分豐富，發(fā)電成本越來越低。中國的風電和光伏資源豐富，還有非?？捎^的地熱、生物質(zhì)、海洋能、太陽能熱利用以及固體廢棄物的資源化利用，隨著近年來技術(shù)的進步，可再生能源的發(fā)電成本越來越具有競爭力，為發(fā)展“綠氫”提供了有利條件。我國可再生能源制氫具有較大的潛力，可以用于以電解水方式制取“綠氫”。同時，可發(fā)揮氫氣的儲能作用，以解決間歇式能源消納問題。
我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策與制度環(huán)境正在形成。截至2019年11月，全國4個直轄市、10個省份、30個地級和縣級市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃；國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上出現(xiàn)了49個投資或并購案例，涉及總金額超1000億元。
我國氫能技術(shù)研發(fā)已取得重要進展。近年來，我國與氫能相關(guān)的高性能產(chǎn)品研發(fā)及批量生產(chǎn)、催化劑等核心技術(shù)研發(fā)取得了重要進展，氫能制儲運技術(shù)已具備了較好的發(fā)展基礎(chǔ)，已開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池關(guān)鍵部件。地方和企業(yè)在發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)上積累了一定的經(jīng)驗。
二、綠氫發(fā)展面臨的困境
（1）藍氫仍要用
雖然說綠氫是方向，但現(xiàn)階段，由于體制、機制、技術(shù)、商業(yè)等誰諸多因素的影響，綠氫不可能迅速大規(guī)模地導入市場。目前，綠制供應(yīng)量僅占市場消費總量的1%左右，國內(nèi)將在相當長的一段時期內(nèi)應(yīng)用藍氫。工信部原部長李毅中表示，“灰氫不可取，藍氫方可用，廢氫可回收，綠氫是方向”，就是考慮目前的現(xiàn)實情況。
（2）制取成本高
綠氫制取成本目前仍然較高，它制約了綠氫大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。根據(jù)國家發(fā)改委專家的觀點，只有當綠氫成本降低到20元//kg以下時，綠氫相對傳統(tǒng)能源，才能在重型交通、高品質(zhì)供熱（>400oC）領(lǐng)域有商業(yè)的競爭優(yōu)勢；而要作為氫基原料，如煉鐵、合成甲醇、合成氨，綠氫成本必須下降到10元//kg以下。因此，目前，綠氫大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍然受制于較高的成本。
圖表 1 綠氫成本與電解槽成本、電價及電解槽效率的關(guān)系
（3）非離網(wǎng)制氫
據(jù)高工氫電研究所提供的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)堿性電解水制氫難以直接與可再生能源耦合。堿性制氫系統(tǒng)設(shè)備負荷率30-100%，對于可再生能源的電力波動性“束手無策”；國內(nèi)PEM制氫規(guī)模小、成本高，大規(guī)模應(yīng)用為時尚早；據(jù)GGII調(diào)研，國內(nèi)MW級以上的風光耦合制氫示范性項目沒有離網(wǎng)制氫，皆為并網(wǎng)制氫。
（4）利用率不足
氫氣仍被視為危險化學品進行強制管理，建設(shè)審批困難；加氫站運營困難，主要系現(xiàn)階段氫氣成本和價格居高不下，同時缺少足夠的車端用氫；目前國內(nèi)90%以上的加氫站利用率不足。
三、綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢資料來源：高工氫電研究所，氫啟未來網(wǎng)分析
百年來，能源科技進步的總體趨勢是脫碳加氫和清潔高效。縱觀能源的發(fā)展歷史，從最初使用固態(tài)的木柴、煤炭，到液態(tài)的石油，再到氣態(tài)的天然氣，可以看出其H/C比提高的趨勢和固-液-氣形式的漸變過程。當前，技術(shù)革新、政策支持和市場普及齊發(fā)力，“氫能時代”大幕正在徐徐拉開。總的來看，綠氫產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)技術(shù)逐漸成熟、成本不斷下降、市場持續(xù)發(fā)展的趨勢。
趨勢一：技術(shù)逐漸成熟
目前，國內(nèi)外堿性電解水技術(shù)均較為成熟，而堿性固體陰離子交換膜（AEM）電解水技術(shù)國內(nèi)外都處在研發(fā)完善階段，SOEC技術(shù)國內(nèi)外都處于實驗室研發(fā)階段。國內(nèi)PEM電解水制氫技術(shù)尚處于從研發(fā)走向商業(yè)化的前夕。中國科學院大連化物所從20世紀90年代開始研發(fā)PEM電解水制氫，在2008年開發(fā)出產(chǎn)氫氣量為8Nm3/h的電解池堆及系統(tǒng)，輸出壓力為4MPa、純度為99.99%。從單機能耗上看，國內(nèi)的PEM制氫裝置較優(yōu)；雖然在規(guī)模上與國外產(chǎn)品還有距離，但國內(nèi)主要研發(fā)單位如中科院大連化學物理研究所、中船重工集團718研究所、中國航天科技集團公司507所、淳華氫能等，已經(jīng)在重點攻關(guān)，并即將走向商業(yè)化。高壓氣態(tài)儲氫和液氫儲氫技術(shù)國內(nèi)已規(guī)模應(yīng)用。高壓氣態(tài)儲氫是現(xiàn)階段經(jīng)濟、實用的儲氫方案，70MPa高壓氣態(tài)儲氫VI型瓶已商業(yè)化應(yīng)用。
趨勢二：成本不斷下降資料來源：高工氫電研究所，氫啟未來網(wǎng)分析
研究機構(gòu)普華永道在最近的一份氫能源行業(yè)前景分析報告中指出，電力成本占“綠氫”可變成本的60%-70%。因此，當可再生能源的成本降至20美元/兆瓦或以下時，“綠氫”將具有成本競爭力。近年來，國內(nèi)由風能和太陽能發(fā)電制成的綠氫發(fā)展速度比預(yù)期更快。氫燃料電池系統(tǒng)規(guī)模效應(yīng)和國產(chǎn)化趨勢明顯，系統(tǒng)成本將大幅下降；據(jù)預(yù)測，2030年后氫燃料在商用車與專用車的TCO成本有望超過純電動汽車。加上“以獎代補”新政正引導產(chǎn)業(yè)進入良性發(fā)展。2020年新能源汽車財政補貼完全退坡后，氫能及燃料電池將成為唯一獲得補貼的動力電池技術(shù)路線。中國氫燃料電池汽車的補貼力度大于純電動車，可彌補造車成本的差距。
單位：元/km
趨勢三：市場持續(xù)發(fā)展
氫燃料電池車是拉動下游應(yīng)用市場增長的主要力量。中國燃料電池汽車進入導入期，電池關(guān)鍵零部件處于示范應(yīng)用階段，氫燃料電池汽車拉開氫能商業(yè)化利用序幕。根據(jù)《中國燃料電池發(fā)展白皮書》，到2030年，我國燃料電池汽車保有量達到200萬輛水平，到2050年，保有量水平達到1000萬輛水平。從銷量結(jié)構(gòu)上看，我國氫燃料電池車以客車和貨車為主。預(yù)計在2030年前，客車、貨車在氫燃料電池系統(tǒng)汽車總保有量的占比在80%及以上。2030年后，隨著燃料電池系統(tǒng)技術(shù)成熟以及成本下降，重卡和乘用車的規(guī)模會快速擴大。據(jù)統(tǒng)計，2017年我國可再生能源制氫示范項目數(shù)7個，2020年為25個，預(yù)計到2023年將達到60個。
圖表 5 2017-2023年中國可再生能源制氫示范項目數(shù)發(fā)展
單位：個
資料來源：高工氫電研究所，氫啟未來網(wǎng)分析
注：文章內(nèi)容摘自氫啟未來網(wǎng)的《2021中國綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》。
