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“氢能社会”:30年后到来

作者:马明轩 来源:中国石化报 发布时间:2020-10-23 浏览:
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中国储能网讯:我国不久前提出,将采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。氢能作为清洁无碳的二次能源,将有助于碳减排目标的实现。氢能产业正迎来前所未有的商业机遇,发展前景备受期待。

近年来,着眼打造氢能产业链,中国石化加大布局力度,积极夯实产业基础。目前,中国石化每年氢气产量超过300万吨,占全国氢气产量的14%左右。与法液空、康明斯加强氢能领域合作,加快氢能公司组建、打造氢能产业链和经济生态圈。近日,拥有中国石化自主知识产权的首套高纯氢气生产示范装置在高桥石化成功投产。该装置以炼油装置副产氢气为原料,生产燃料电池车用高品质氢气,将炼厂副产氢气提纯至99.998%以上。

10月15日,中国电动汽车百人会发布《中国氢能产业发展报告2020》,对全球氢能产业发展现状和未来予以解析和展望。报告提出,我国将在2050年迎来“氢能社会”,氢能产业发展大有可为。

●本报记者 马明轩

10月15日,中国电动汽车百人会发布《中国氢能产业发展报告2020》指出,在我国政府出台的一系列产业政策支撑下,我国氢能产业正在进入快速发展期。

氢能产业进入快速发展期,我国30年后迎来氢能社会

2019年3月,氢能源被首次写入《政府工作报告》,明确将推动加氢等设施建设。2020年4月,国家能源局发布《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,氢能被列入能源范畴。6月,氢能先后被写入《2020年国民经济和社会发展计划》《2020年能源工作指导意见》。

近日,财政部、工信部、科技部等五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,决定将燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,以形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。自9月示范城市申报工作启动,已有北京、山东、山西、上海等地明确申报或者出台了申报方案。

除政策利好外,可再生能源的成本持续下降也给氢能产业发展带来机会。报告预计,到2025年,风电、光电成本会在0.25~0.3元/千瓦时。

据国际氢能委员会预测,到2050年,氢能将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳排放,创造2.5万亿美元产值,在全球能源中所占比重有望达到18%。

氢能将推动我国能源消费结构从传统化石燃料向清洁低碳燃料转变。报告预计,到2050年,我国氢能占终端能源消费比例达10%,氢燃料电池汽车保有量3000万辆,氢气需求量6000万吨,我国将进入氢能社会。

构建清洁绿色高效的氢能供应体系,电解水制氢有较大潜力

报告指出,以实现绿色经济高效便捷的氢能供应体系为目标,我国将在氢的制、储、运、加各环节逐渐突破。

以工业副产氢为主的“蓝氢”制取方式可作为发展初期的氢气供应源。研究发现,我国氢的生产利用非常广泛,但主要是把氢作为工业原料而非能源使用,即便这样,我国也已成为世界产氢第一大国,2019年全国氢气产量约为2000万吨。工业副产氢为主的蓝氢,可以作为产业发展初期的分布式来源。

电解水制氢的“绿氢”路线是长期发展方向。目前,国内碱性电解水制氢成本在各电解水制氢技术路线中最具经济性。但制氢规模仍处于兆瓦级,规模经济效应尚未体现。

2019年,我国全年弃风电量169亿千瓦时、弃光电量46亿千瓦时、弃水电量300亿千瓦时,弃电总量515亿千瓦时,理论上可制氢92万吨,电解水制氢的供应潜力较大。

绿氢路线的关键在于电费成本,经过研究,当前技术条件下,电费能降至0.3元/千瓦时,电解水制氢成本能降至20元/千克以下。

储运环节是当前氢能产业发展的短板

受限于当前氢气储存方式,氢气运输效率较低、成本高,是制约氢气供应的关键环节。

现阶段,气氢拖车是国内应用最广泛的道路运输方式,但是国内气氢储氢罐压力大多在20兆帕,单车运输能力并不高;相比之下,因为低温液态氢高密度的特性,液氢运输的运力是气氢拖车的10倍以上,未来有望实现规模化运输,但目前液氢运输在国内还仅限用于航天及军工领域。

报告根据测算指出,在一定储运距离内,即在加氢站日需求量500千克以下,气氢拖车运输由于节省了液化成本与管道建设前期投资成本,经济性较高。但当用氢规模扩大、运输距离增加后,提高气氢运输压力或采用液氢槽车、输氢管道等运输方案,才能满足高效经济的要求。因此,报告认为,随着氢能产业的发展,液氢储运是大规模长距离储运氢的方向之一。

加氢站建设提速,各环节均有降本空间

报告统计,截至2019年底,我国已建和在建的加氢站有130座以上,其中61座已建成,投入运营的共计52座。2016年以后,我国加氢站建设开始提速,2019年建成的加氢站数量是2018年的两倍。

但是,国内不同区域、不同模式的加氢站氢气价格差异较大,价格区间在30~80元/千克,相比于国外40~50元/千克的终端售价,各环节均有降本空间。

未来,随着可再生能源电价进一步下降,制氢、规模化液态储运等技术成熟,氢气到站价格有望大幅降低。

建立全球领先的氢能应用网络,我国应优先发展氢燃料电池商用车

根据我国的实际情况,报告建议,我国氢能在交通领域的应用应遵循“氢燃料电池商用车先发展、氢燃料电池乘用车后发展”的特点。

过去十年,我国氢燃料电池客车、物流车等商用车的应用已领先于其他氢燃料电池车型。根据新能源汽车国家监测与管理平台的统计数据显示,截至2019年底,已接入平台的氢燃料电池汽车中物流车占比达60.5%,公交客车、公路客车、通勤客车等占比达39.4%,乘用车只用于租赁,占比仅为0.1%,当前氢燃料电池汽车的示范应用主要集中在物流、客车等商用车领域。

氢燃料电池车总体拥有成本2025~2030年可媲美电动车

制约氢能市场化落地的关键因素是什么?报告给出答案,氢燃料电池的成本是市场化应用的重要因素。

现阶段,我国氢燃料电池汽车的发展仍较依赖于政府的补贴和政策的支持,目前商用车燃料电池系统价格的平均水平约1万元/千瓦,商用车用储氢系统的价格平均约5000元/千克。随着氢燃料电池汽车应用范围与规模扩大,核心零部件及系统价格的规模效应逐步显现。

至2030年,部分氢燃料电池商用车车型将有望在多种使用场景中具备全生命周期经济性优势。其中氢燃料电池物流车将在2025~2030年达到与纯电动车型相当的总体拥有成本(TCO),而客车、重卡将在2030年实现这一目标。

不过,现阶段氢燃料电池商用车的购置和使用成本仍然过高,需要通过创新商业模式扩大规模、均摊成本,在业务起步阶段,应尽量保持多种商业模式(自营+租赁)的灵活性。

据预测,我国氢燃料电池客车的市场渗透率,2025、2035、2050年将分别达到5%、25%、40%;氢燃料电池物流车的市场渗透率2030、2050年将分别达到5%、10%;氢燃料电池重卡的市场渗透率2025、2035、2050年将分别达到0.2%、15%、75%。

关键字:氢能

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