|文·王坛坛
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。
“‘双碳’目标的实现,其最实质的是二氧化碳的减排,而我们国家要用全球最短的时间,要实现二氧化碳总量最大的排放量,这个任务是极为艰巨的。”中国科学院院士、西安交通大学教授、动力工程多相流国家重点实验室主任郭烈锦认为,氢能是构建现代能源体系的重要组成部分,在践行“双碳”目标这一历史使命中,承担着重要的作用。
为加速推进我国氢能行业发展,中央和地方政府对氢能行业的扶持政策频出。此外叠加产业经济市场广阔,氢能融资项目数持续增长,相关企业加速布局,我国氢能产业日趋成为热门赛道。
2022年3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》)。
《规划》提出了氢能产业发展各阶段目标:到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5 万辆,部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量达到10 万吨~20万吨/年,实现二氧化碳减排100 万吨~200 万吨/年。到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,有力支撑碳达峰目标实现。到2035年,形成氢能多元应用生态,可再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升。
在氢能顶层政策出台后,2022年6月1日,国家发展改革委、国家能源局等9 部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》,再次加码支持氢能发展,绿氢规模化应用正成为政策层面鼓励的方向。
从2019年首次写入政府工作报告,到《2020年能源工作指导意见》点名推进,再到2021年正式纳入国家“十四五”规划,近年来氢能产业持续火热。
顶层设计逐步完善,同时各地也加快了氢能产业布局。到目前为止,氢能产业已经出现在一些省市的“十四五”规划中,有10 多个省、50多个城市陆续发布了氢能产业专项规划。长三角、珠三角、环渤海等地区已初步形成氢能产业集群。
目前,全球氢气产量约为每年7000 万吨,市场规模为千亿美元。据国际氢能委员会(Hydrogen Council)预测,到2030年全球氢能领域投资总额将达5000 亿美元,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,氢能产业将创造3000 万个工作岗位,减少60 亿吨二氧化碳排放并创造超过2.5 万亿美元的市场价值。
我国氢气产、用量已均居世界第一。2021年4月21日发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》显示,当前我国氢气产能约每年4100万吨,产量约3342 万吨,是世界第一产氢国。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》预测,2030年我国可再生能源制氢有望实现平价,在2060年碳中和情景下可再生能源制氢规模有望达到1 亿吨。需求方面,2030年我国氢气的年需求量将增加至3715 万吨,2060年则增加至1.3 亿吨。
此外,中国氢能联盟还预计,到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6000 万吨,可减排约7 亿吨二氧化碳,产业链年产值约12 万亿元,成为引领经济发展的新增长极。
无锡数字经济研究院执行院长吴琦表示,在中央及地方政策鼓励下,氢能行业需求正呈拐点向上趋势,产业发展显著提速。尤其是地方政策中明确了氢能产业发展目标,这将进一步催化资本的投入,一方面将带动氢能市场需求整体上升,为市场主体带来更多机遇;另一方面,将激发企业研发热情,推动有实力的企业脱颖而出,实现制氢、储氢、加氢、用氢等全产业关键性技术不断突破和规模化降低成本,加速整体商业化进程。
与锂电池产业链相比,氢能源产业链更长、复杂度更高,理论经济价值含量也更大。资料显示,根据所处的产业链环节,可以将氢能产业链划分为由氢制取、氢储运及氢加注组成的上游,由燃料电池系统及电堆组成的中游和由氢燃料电池汽车的下游。《中国氢能产业发展报告2020》预计,到2050年,氢能在交通运输、储能、工业、建筑等领域广泛使用,氢能产业链产业产值将超过10 万亿元。
面对巨大的市场蛋糕,众多企业纷纷抢滩布局。发展氢能及燃料电池作为适应低碳环保发展的重要创新技术也成为众多央企国企的共识。当前,在氢能全产业链上,超过1/3 的央企已布局。
目前,以中国石化、中国石油、中国海油、国家电投、国家电网、中国大唐、华电集团、三峡集团、东方电气、中国电建、中国能建、国家能源集团、中国船舶、中国中车、一汽集团、东风汽车为代表的央企正在发力氢能。
其中,中国石化公开表示,在“十四五”期间,将加快发展以氢能为核心的新能源业务,拟规划布局加氢站或油氢合建站1000 座;中国石油也表示未来将在全国范围内投建加氢站50 座。另外,国家电投、国家能源集团、东方电气、中国能建、中国船舶、华能集团、华电集团、东风汽车、中车集团、一汽集团等,均已制定了各自的氢能产业发展战略。
可见,进军氢能领域的不仅仅是能源企业,其他“国家队”成员也在云奔潮涌,为氢能产业的资金、技术突破提供强劲动力。
除此之外,据21世纪经济研究院不完全统计,2022年上半年约有19家上市公司首次“落子”氢能。
首航高科近期披露,公司拟投资6300 万元建设1000Nm/h 的碱性电解水制氢系统,配套建设6MW 智能光伏发电系统。项目建成后,有利于公司在熔盐储热能、氢能储能、压缩空气及二氧化碳储能等相关领域的科研数据和技术积累。吉电股份也表示,公司拟出资不超过1.5 亿元参与设立电投碳中和产业链氢能一期股权投资合伙企业。该基金整体规模不超过5 亿元,投资方向为氢能、储能等新兴能源项目。
大型能源企业接连跨界布局,氢能“赛道”上的传统民营企业该如何应对?北京环宇京辉京城气体科技有限公司副总经理张岩认为,随着碳交易体系不断完善,碳排放占比并不低的灰氢与蓝氢将逐渐失去优势,绿氢将是氢能产业的最终发展方向。“作为我国规模最大的民营氢能企业,环宇京辉将错峰发展,专注小而美、小而精,致力于推广可再生能源制氢,不断提高氢能应用中的绿氢占比。”
中国能源汽车传播集团党委书记、董事长谭介辉表示,碳达峰碳中和目标的提出为氢能产业发展带来了新机遇,也提出了新要求。在此背景下,氢能作为一种清洁能源,在能源供给侧和消费侧均可为减碳、脱碳发挥重要作用。“企业在积极开展氢能产业布局的同时,也应在制备、储运、加注、电池、设备及安全等核心技术、关键材料和产品的一致性、可靠性、经济性等方面多下功夫。”
在2022年3月23日国家发展改革委举行的专题发布会上,国家发展改革委高技术司副司长王翔介绍,我国可再生能源装机量居于世界首位,在清洁低碳氢能源供给上具有巨大潜力,氢能产业发展态势总体良好,已初步掌握氢能制备储运加注、燃料电池等关键技术,在部分区域开展了燃料电池汽车示范应用。但同时也要清醒认识到,我国氢能产业仍然处于发展初期,面临产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战,需加强顶层设计,引导产业健康有序发展。
我国是世界上最大的制氢国,国内氢能产业已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,全产业链规模以上工业企业超过300 家。
在北京2022年冬奥会和冬残奥会上,氢能成为“绿色办奥”理念的重要体现。“飞扬”火炬采用氢能作为燃料;冬奥赛区共投入氢燃料电池汽车1000余辆,配套建设加氢站30余座,全面实现交通领域绿色用能。
但是,我国氢能产业仍然处于发展初期,面临产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战。
作为一种技术密集型的能源,氢能从制备、储存、运输、加注到终端利用等产业链各主要环节,都有极高的技术要求。
中国石油国家高端智库研究中心专职副主任吕建中表示,近年来,我国在氢能技术方面虽然取得了显著进步,但与美国、欧盟、日本及韩国等发达国家或地区相比,在氢能制备、储存、运输、加注以及终端利用等产业链主要环节都还有一定的差距;特别是基础材料、核心零部件尚未全面突破技术壁垒,氢能制备储运成本过高等问题,困扰氢能产业发展。
“受限于我国可再生能源资源的分布状况,制氢端与用氢端往往存在着较大的时间和空间错位性,尚未形成完善的氢气存储和输运网络渠道。我国西北地区拥有丰富的风、光资源,而具有大规模用氢需求的则主要是经济发达及人口密集的东南地区。此外,较之于石化能源产业,氢能属于新兴能源,目前缺乏相应基础设施整体布局。例如城市加氢站、输氢管道、工业副产氢纯化系统等支撑设施严重不足。因此,目前氢能全产业链体系上下游难以形成有效联动,尚未健全。”中国石油与天然气集团高级工程师陈畅畅表示。
上述难题的攻克,一方面需要政策引导资本加大投资力度,扩大我国产能产业的发展规模;另一方面也需要全产业链目前发展核心,共同推动氢气终端成本下降。