打通氫能應(yīng)用鏈,以碳中和為目標(biāo),以整體性的視角規(guī)劃中國新的能源體系,在適宜布局氫能的區(qū)域、產(chǎn)業(yè)進行相應(yīng)的投資。
氫能產(chǎn)業(yè)是未來產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向。2023年以來,在政策與市場的雙重驅(qū)動下,氫能的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展和創(chuàng)新,中國石化等公司主導(dǎo)的大型綠氫項目落地,綠氫正逐漸替代傳統(tǒng)的灰氫,為鋼鐵、化工等行業(yè)的脫碳轉(zhuǎn)型提供有力支持;燃料電池汽車進入放量提速期,宇通客車等公司迎來相關(guān)業(yè)務(wù)增長。當(dāng)前我國氫能源迎來發(fā)展熱潮,盡管相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展晚于歐美日韓,但發(fā)展速度迅猛,在產(chǎn)業(yè)鏈布局方面已逐漸趕上西方國家。作為“電能替代”,氫能源應(yīng)用范圍可以覆蓋交通出行、工業(yè)生產(chǎn)、能量轉(zhuǎn)送、電網(wǎng)儲能調(diào)配等領(lǐng)域,使氫能源行業(yè)有望成為能源轉(zhuǎn)型支柱行業(yè)。
利好政策不斷加持
產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開政策賦能,2024年伊始,國家發(fā)展改革委、商務(wù)部、市場監(jiān)管總局就聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于支持廣州南沙放寬市場準入與加強監(jiān)管體制改革的意見》,提出創(chuàng)建廣州南沙粵港融合綠色低碳示范區(qū),推進氫能等清潔能源利用。此前,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》指出,氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。以科技自立自強為引領(lǐng),我國將加強氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系建設(shè),加快突破氫能核心技術(shù)和關(guān)鍵材料瓶頸,加速產(chǎn)業(yè)升級壯大,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈良性循環(huán)和創(chuàng)新發(fā)展。踐行創(chuàng)新驅(qū)動,促進氫能技術(shù)裝備取得突破,加快培育新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式,構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系,打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長點,為經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展注入新動能?!?ldquo;十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》首次將“氨”作為重要儲氫載體列入重點攻關(guān)方向,明確提出開展“氨氫儲能”示范。
氫能產(chǎn)業(yè)政策由國家層面“自下往上”,地方政府也紛紛發(fā)力。根據(jù)安徽省發(fā)展改革委印發(fā)的《安徽省氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計劃》,到2025年,安徽省將初步實現(xiàn)氫能商業(yè)化推廣應(yīng)用,建成國內(nèi)重要的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地?!冻啥际袃?yōu)化能源結(jié)構(gòu)促進城市綠色低碳發(fā)展政策措施實施細則(試行)》提出對綠電制氫項目市區(qū)兩級聯(lián)動給予電費支持,并對加氫站建設(shè)運營給予最高1500萬元補助。
作為全國重要的專用車生產(chǎn)基地,隨州市委市政府按照“下好先手棋、搶占制高點、建設(shè)創(chuàng)新園、培育大產(chǎn)業(yè)”總體思路,明確發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)要依托新能智能專汽和零部件產(chǎn)業(yè)集群,以新能源商用車整車龍頭引領(lǐng),提升氫能商用車產(chǎn)業(yè)能級,以申報國家燃料電池汽車推廣應(yīng)用示范城市群為契機,加快推進氫能商用車產(chǎn)業(yè)化。
隨州市委統(tǒng)戰(zhàn)部副部長、市工商聯(lián)黨組書記楊明表示,隨州致力于育強鏈主企業(yè)、建好氫能產(chǎn)業(yè)園、加快加氫站建設(shè)、構(gòu)建場景閉環(huán),并規(guī)劃布局了占地160畝的氫能源產(chǎn)業(yè)園,為氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供研發(fā)生產(chǎn)基地。同時,隨州深挖新能源制氫資源稟賦,布局綠氫制取產(chǎn)業(yè)鏈。“在上游制氫環(huán)節(jié),目前我國氫氣主要來自灰氫,未來利用風(fēng)光發(fā)電等可再生能源電解水制氫(綠氫)將成為發(fā)展趨勢。隨州是湖北風(fēng)光電資源大市,截至2023年10月,隨州新能源并網(wǎng)裝機容量322.81萬千瓦,占湖北新能源裝機容量的10.42%。未來將充分利用風(fēng)光電資源優(yōu)勢,推動國家能源集團實施制氫項目,打造華中地區(qū)綠氫產(chǎn)業(yè)高地。”
此外,隨州借力氫氣儲運裝備生產(chǎn)耦合條件,布局氫能裝備產(chǎn)業(yè)鏈。隨州多家企業(yè)擁有壓力容器生產(chǎn)能力,全市?;饭奘杰嚿a(chǎn)企業(yè)20余家,年產(chǎn)?;饭奘杰?萬余輛,占全國60%以上,相關(guān)零部件本地配套率高,具備批量生產(chǎn)儲氫罐的儲備能力,儲氫瓶研發(fā)正在突破中。隨州將高起點規(guī)劃建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)園,以光伏綠氫制取、氫氣儲運、氫燃料電池、氫能商用車等項目為重點,“串珠成鏈”貫通氫能裝備完整閉環(huán),構(gòu)建氫能“制、儲、運、加、用”全產(chǎn)業(yè)鏈。
氫車上陣
在氫能落地和商業(yè)化模式中,氫能汽車已成為較為成熟的模式之一。在2022北京冬奧會上,示范疊加燃料電池汽車示范城市群項目更是讓氫能成為燃料電池行業(yè)焦點。其中,作為北京大興區(qū)重點引進的氫能高科技企業(yè),英博新能源直接與車輛運營平臺合作,在北京投放了一批30輛燃料電池客車,用以承接部分北京日常防疫任務(wù)和奧運會、殘奧會的通勤保障工作。
作為“國家隊”,國家電投集團為冬奧會服務(wù)投入了200輛氫騰大巴。氫能車的核心是氫能燃料電池發(fā)動機,負責(zé)這批氫騰大巴研發(fā)工作的大國工匠、氫燃料電池自主化技術(shù)先行者、國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司首席技術(shù)官柴榮茂為了加快研制速度,在研制電池質(zhì)子交換膜和碳紙的同時,第一時間組建發(fā)動機研制團隊,跨界機械領(lǐng)域,開始雙線推進。柴榮茂告訴《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者:“冬奧會創(chuàng)造了有史以來幾個第一:第一次逾千輛燃料電池汽車集中運行,第一次在大型國際賽會上大規(guī)模使用氫能燃料電池汽車作為主運力,第一次國產(chǎn)自主化技術(shù)和國際一流品牌在同一賽道競爭,第一次新能源汽車在嚴寒冬天野外場地進行長達數(shù)月(包括熱身賽)的服務(wù)。”
湖北新楚風(fēng)汽車股份有限公司則憑借氫能轉(zhuǎn)型,從瀕臨破產(chǎn)的絕境走上行業(yè)轉(zhuǎn)型前沿,并于去年11月發(fā)布了全球首款正向研發(fā)的千公里續(xù)航氣態(tài)氫能重卡。針對燃料電池商用車整車發(fā)展需要,新楚風(fēng)新增加氫站、氫燃料發(fā)動機測試臺架、焊裝機器人等設(shè)施設(shè)備,具備了氫燃料電池商用車研發(fā)、生產(chǎn)、驗證能力。
根據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計,2022年全年新能源汽車銷量為688.7萬輛,全年氫燃料電池汽車銷量為3367輛,約占0.049%。2023年1—11月新能源汽車銷量為830.4萬輛,氫燃料電池汽車銷量為3996輛,約占0.048%。造成這種現(xiàn)狀的重要原因之一便是氫燃料電池的技術(shù)成熟度還不如鋰電池,加之規(guī)模化程度不同,致使氫燃料電池成本當(dāng)前高于鋰電池成本。
相比于鋰電池、鎳氫電池等其他新能源電池,氫燃料電池具有氫儲能能量密度高、零污染零排放、補給速度快、續(xù)航能力長、整車重量輕的優(yōu)點。氫儲量豐富,可從海水中開發(fā)。氫氣熱值大約是石油的3倍,產(chǎn)物卻只有水,水可以再次分解氫。“氫燃料電池在使用壽命結(jié)束后,并不會對環(huán)境造成污染。而鋰離子電池則含有很多重金屬,如果回收不當(dāng),就會對環(huán)境造成污染。直接加氫耗時在5分鐘左右,續(xù)航一般超過500公里,鋰電池充電時間長,續(xù)航較短。在低溫環(huán)境下,鋰電池續(xù)航里程大打折扣,氫燃料電池則不受影響。”廣州海珀特科技有限公司CMO段清泉說。相比于鋰電池、鎳氫電池等其他新能源電池,氫燃料電池具有氫儲能能量密度高、零污染零排放、補給速度快、續(xù)航能力長、整車重量輕的優(yōu)點。氫儲量豐富,可從海水中開發(fā)。氫氣熱值大約是石油的3倍,產(chǎn)物卻只有水,水可以再次分解氫。“氫燃料電池在使用壽命結(jié)束后,并不會對環(huán)境造成污染。而鋰離子電池則含有很多重金屬,如果回收不當(dāng),就會對環(huán)境造成污染。直接加氫耗時在5分鐘左右,續(xù)航一般超過500公里,鋰電池充電時間長,續(xù)航較短。在低溫環(huán)境下,鋰電池續(xù)航里程大打折扣,氫燃料電池則不受影響。”廣州海珀特科技有限公司CMO段清泉說。
由此,加之技術(shù)的進步以及燃料電池關(guān)鍵卡脖子的“八大件”(電堆、膜電極、雙極板、質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、空氣壓縮機、氫氣循環(huán)系統(tǒng))都有補貼等政策的推動,氫燃料電池汽車將在交通運輸領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。柴茂榮建議,我國應(yīng)該加快放開乘用車市場,通過規(guī)模化降成本和技術(shù)迭代,提高安全性、可靠性,這是非常重要的一點。“只有把乘用車發(fā)展起來,量才能上去,成本才能降下來。燃料電池汽車,乘用車是繞不開的路,因為它具備了電動車的電子化和燃油車的逆變器,等于前面是電動車,后面是燃油車,是這樣一套裝置,所以它具備燃油車的高安全性、低成本和加‘氫’速度快的優(yōu)點,又有電動車的可靠性和長壽命、高環(huán)境適應(yīng)性這些條件,從零下40℃到零上60℃,整個工作范圍非常廣,而且加速、啟動非???,這就是最大的特點。”同時他指出,我國交通前景將以重卡、公交為突破口,建立“柴”改“氫”的工業(yè)示范,布局加氫站,擴大氫能的利用規(guī)模,逐步拓展到乘用車領(lǐng)域,而且在船舶方面要開發(fā)新用途。
段清泉分析稱,在面向全生命周期TVO最大化的前提下,未來相當(dāng)長的時間內(nèi)將堅持“宜電則電、宜氫則氫”場景原則,燃料電池和動力電池路線將會在商用車領(lǐng)域共存,但產(chǎn)值最大的公路物流,特別是高速、重載和長運距的公路干線物流是氫燃料電池絕對優(yōu)勢應(yīng)用場景。“在2026年前以政策主導(dǎo)推動為主,2027—2030年政策和市場共同驅(qū)動,2030年后全面進入市場化驅(qū)動。保守估計在2030年,氫能車年銷量突破8萬臺,保有量突破40萬臺;樂觀估計在2030年,年銷量突破40萬臺,保有量突破100萬臺。”
氫能未來可期
雖然氫能離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化尚有一定距離,但其行業(yè)發(fā)展、尤其是系統(tǒng)應(yīng)用方面呈現(xiàn)出令人振奮的趨勢。在小型交通設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上,廣東藍軒氫能科技有限公司近日實現(xiàn)了重大突破,成功研發(fā)了全球首例400w水冷型氫能兩輪車。據(jù)悉,該車單次續(xù)航突破120公里,核心系統(tǒng)運行壽命突破1.5萬瓦時,相關(guān)性能指標(biāo)均達行業(yè)領(lǐng)先水平,可實現(xiàn)零碳排放,且比鋰電更安全環(huán)保,比風(fēng)冷氫能技術(shù)更穩(wěn)定持久。這項國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)成果已進入量產(chǎn)準備。與此同時,可用于快遞等行業(yè)的藍軒水冷型氫能三輪車也已研發(fā)成功。該系列產(chǎn)品的技術(shù)特點與產(chǎn)業(yè)化前景得到柴茂榮先生的高度贊譽。
根據(jù)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》,到2025年,我國將形成較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度政策環(huán)境,產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力顯著提高,基本掌握核心技術(shù)和制造工藝,初步建立較為完整的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系。氫能示范應(yīng)用取得明顯成效,清潔能源制氫及氫能儲運技術(shù)取得較大進展,市場競爭力大幅提升,初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系。燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設(shè)一批加氫站??稍偕茉粗茪淞窟_到10萬~20萬噸/年,成為新增氫能消費的重要組成部分,實現(xiàn)二氧化碳減排 100萬~200萬噸/年。
到2030年,形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系,產(chǎn)業(yè)布局合理有序,可再生能源制氫廣泛應(yīng)用,有力支撐碳達峰目標(biāo)實現(xiàn)。到2035年,形成氫能產(chǎn)業(yè)體系,構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應(yīng)用生態(tài)??稍偕茉粗茪湓诮K端能源消費中的比重明顯提升,對能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。
如何才能實現(xiàn)這些目標(biāo)?柴茂榮認為,中國氫能發(fā)展的第一步是在10年到15年內(nèi)把氫的應(yīng)用鏈打通,提高氫能利用的經(jīng)濟性。第二步是把減碳作為目標(biāo),再用10年至15年的時間投資研發(fā)可再生電力制氫、熱解制氫、光催化制氫等綠氫制取技術(shù),降低這些技術(shù)路線的成本。第三步是以碳中和為目標(biāo),以整體性的視角規(guī)劃中國新的能源體系,在適宜布局氫能的區(qū)域、產(chǎn)業(yè)進行相應(yīng)的投資。“目前中國在氫能普及度上落后于日本、德國,未來衡量中國氫能是否普及的標(biāo)志就是看氫能乘用車是否獲得較大的市場,原因在于氫能車續(xù)航距離遠,氫的成本將比油低。”柴茂榮預(yù)測,2060年前后中國的能源消費總量將比當(dāng)前增加20%至30%,屆時除電力外,氫能、熱能也會是主要的能源供應(yīng)來源。
段清泉分析稱,氫能實現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵,從上游制氫來看,隨著技術(shù)發(fā)展,綠氫成本逐步降低,有望突破氫能產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié);從中游儲運氫來看,需進一步推動產(chǎn)業(yè)化、技術(shù)革新,降低成本;從下游氫能應(yīng)用來看,應(yīng)推動在交通、工業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用。
原標(biāo)題:氫能,距離商業(yè)化還有多遠?