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下載手機(jī)APP “雙碳”背景下，氫能被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，正在吸引越來越多的巨頭重金入局，“東方氫島”的建設(shè)步伐也不斷加快。
萬億氫能賽道：漫長而執(zhí)著的奔赴
在剛剛過去的一周里，氫能源板塊再迎風(fēng)口。
受北京發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案影響，A股市場(chǎng)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(chǎn)業(yè)項(xiàng)目布局的上市公司。
在“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正步入快車道。2019年氫能首次寫入政府工作報(bào)告。此后，各地陸續(xù)出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)重磅規(guī)劃。頻頻的政策利好，讓氫能源板塊受到資金熱捧。寄托著投資者的殷切希望，氫能源板塊自2020年5月起一路走高。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年以來，國內(nèi)A股上市公司已發(fā)布關(guān)于布局氫能產(chǎn)業(yè)的公告多達(dá)1.71萬條，183家上市公司宣布入局。企查查數(shù)據(jù)則顯示，今年上半年我國氫能企業(yè)注冊(cè)量為339家，同比增長89%，呈現(xiàn)飛速增長的趨勢(shì)。
在爭相加碼布局氫能產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，多家氫能源概念公司提示業(yè)務(wù)進(jìn)展和炒作風(fēng)險(xiǎn)，為資本市場(chǎng)“降火”。相關(guān)公司紛紛回應(yīng)稱上市公司相關(guān)業(yè)務(wù)尚在發(fā)育期，業(yè)務(wù)占比較小。業(yè)內(nèi)人士表示，盡管相關(guān)企業(yè)在苦練氫功，但目前氫能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在不少難題，在降成本、擴(kuò)需求的雙側(cè)推動(dòng)下，有望在未來5年獲得市場(chǎng)放量。
強(qiáng)勢(shì)爆發(fā)的氫能源概念背后，一條荊棘叢生但極具戰(zhàn)略意義的萬億產(chǎn)業(yè)賽道浮出水面。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出，預(yù)計(jì)2020年至2025年間，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)1萬億元。而這，是一場(chǎng)全球范圍的競(jìng)賽，也是“東方氫島”努力奔赴的未來。
碳中和時(shí)代氫大有可為
要想實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，迫切需要開發(fā)新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)深度減排，實(shí)現(xiàn)“脫碳”“固碳”甚至“負(fù)碳”。
氫是很好的還原劑，也是大部分化工和石化產(chǎn)品的組成元素。無論是以清潔氫和低碳?xì)涮娲茉磳?shí)現(xiàn)交通、工業(yè)、建筑與發(fā)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(shí)現(xiàn)碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，抑或是通過生物質(zhì)制氫與碳捕集技術(shù)結(jié)合等方式生產(chǎn)“負(fù)碳?xì)錃?rdquo;，氫能都在這些路徑中扮演著大有可為的“關(guān)鍵角色”。
與煤炭、石油和天然氣相比，氫能在自然界中不是天然存在，需要通過一次能源化學(xué)加工或轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。相比用化石燃料生產(chǎn)的灰氫以及使用碳捕集封存技術(shù)將尾氣脫碳后得到的藍(lán)氫，利用可再生能源電解水產(chǎn)生的綠氫才能達(dá)到二氧化碳零排放，才是符合碳中和發(fā)展方向的選擇。
在鋼鐵行業(yè)，氫冶金是當(dāng)前重點(diǎn)的探索方向。2020年11月，河鋼集團(tuán)與全球礦業(yè)冶金巨頭意大利特諾恩集團(tuán)簽約，共建全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業(yè)化生產(chǎn)廠，推動(dòng)傳統(tǒng)“碳冶金”向“氫冶金”轉(zhuǎn)變。2021年5月年產(chǎn)120萬噸煉鋼原料的氫氣直接還原廠在河鋼宣鋼廠區(qū)開工，一期60萬噸采用世界首套新一代低碳?xì)淠茉词痉堆b置，計(jì)劃于2021年底投產(chǎn)，可替代傳統(tǒng)高爐碳冶金工藝，建成后年減碳幅度可達(dá)60%;二期60萬噸將采用風(fēng)能、太陽能等可再生能源進(jìn)行電解水制氫做還原氣，實(shí)現(xiàn)無化石能源冶煉。
在能源化工行業(yè)，基于綠氫反應(yīng)制備甲醇是高效轉(zhuǎn)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(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部主任李燦團(tuán)隊(duì)的努力下，擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套直接液態(tài)太陽燃料規(guī)模化合成項(xiàng)目在蘭州新區(qū)試驗(yàn)成功，目前已發(fā)展成為千噸級(jí)規(guī)模化太陽燃料合成工業(yè)示范工程。據(jù)測(cè)算，若以我國當(dāng)前8000萬噸甲醇產(chǎn)能計(jì)算，液態(tài)陽光甲醇與煤化工制甲醇相比，將減排數(shù)億噸級(jí)二氧化碳。合成氨也是化工領(lǐng)域氫消費(fèi)占比最大的場(chǎng)景之一，目前挪威、美國、巴西等都在建設(shè)綠氫合成氨的工廠。未來，甲苯、乙烯的生產(chǎn)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(lǐng)域，氫燃料電池系統(tǒng)具有清潔環(huán)保、續(xù)航里程長、加氫時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，未來可以作為動(dòng)力應(yīng)用于重型貨車、難以電氣化的軌道交通、大型船舶、大型飛機(jī)等，降低長距離高負(fù)荷交通對(duì)石油和天然氣的依賴。
在建筑能耗上，通過氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)和燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭住宅、商業(yè)建筑進(jìn)行熱電聯(lián)供，也是美德日韓等國家企業(yè)爭相投入的研發(fā)方向。
關(guān)乎能源安全的儲(chǔ)能介質(zhì)
氫能之所以被廣泛認(rèn)為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉?，還因?yàn)?，?duì)于構(gòu)建低碳高效現(xiàn)代能源體系來說，氫能更大的價(jià)值在于，它是一種重要的儲(chǔ)能介質(zhì)。
可再生能源(如水電、風(fēng)能、太陽能)的間歇性特點(diǎn)，導(dǎo)致其不能長時(shí)間持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電能。受制于電網(wǎng)消納能力，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象。據(jù)全國新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心發(fā)布的《2021年二季度全國新能源電力消納評(píng)估分析》顯示，今年上半年，全國棄風(fēng)電量126.4億千瓦時(shí)，風(fēng)電利用率96.4%;棄光電量33.2億千瓦時(shí)，光伏發(fā)電利用率97.9%。其中，青海、陜西、寧夏、河南、貴州都出現(xiàn)了“棄風(fēng)棄光”增長現(xiàn)象。而今年2月美國中部和南部大片地區(qū)遭遇創(chuàng)紀(jì)錄的極端低溫天氣，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片因結(jié)冰而停止，更是帶來世紀(jì)大停電。日益頻繁的極端天氣，也讓人們對(duì)可再生能源供電的可靠性提出了更高的要求。
儲(chǔ)能就成為解決問題的必由之路——將可再生能源發(fā)電儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)釋放，以保障可再生能源發(fā)電持續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，提高電網(wǎng)接納間歇式可再生能源的能力。氫作為一種重要的二次能源，可以通過電解水獲得，再加之自身突出的特點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的儲(chǔ)能介質(zhì)。
從氫的來源上看，風(fēng)電、光伏制氫可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無碳化。同時(shí)，與鋰電池相比，氫作為儲(chǔ)能介質(zhì)具有能量密度高、補(bǔ)能速度快、低溫適應(yīng)好等優(yōu)勢(shì)，非常適合長時(shí)間儲(chǔ)能手段，來解決風(fēng)能、光伏發(fā)電所遇到的時(shí)段不平衡，季度不平衡等問題，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模、跨季節(jié)、跨時(shí)段、跨地域的儲(chǔ)能，將成為促進(jìn)可再生能源消納的利器。
作為極具潛力的新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，氫能不僅適用于大規(guī)模儲(chǔ)能和長周期能量調(diào)節(jié)，還可以在調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)、削峰填谷等多類型能源互聯(lián)、搭建微電網(wǎng)等方面發(fā)揮重要作用。
也正是因?yàn)槿绱?，近年來，光伏和風(fēng)電領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)紛紛加碼氫能布局，將可再生能源與氫能“聯(lián)姻”為綜合能源開發(fā)提供了新的路徑。
作為新能源的開發(fā)重點(diǎn)，海上風(fēng)電可在沿海地區(qū)就近消納。對(duì)于青島來說，氫從海上來，也將是值得期待的未來。
產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)依然骨感
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2050年，我國氫氣需求量將接近6000萬噸，可再生能源電解制氫占比將達(dá)到70%，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸，氫能在我國終端能源體系中占比超過10%，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到12萬億元。
這無疑將成為引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長極。但相對(duì)于豐滿的未來圖景而言，氫能產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況還要“骨感”得多。目前，我國在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的制氫、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，技術(shù)路線、成本高企、產(chǎn)業(yè)化瓶頸等諸多難題還有待攻克，為行業(yè)后續(xù)發(fā)展增添了許多“不確定性”。
在制氫環(huán)節(jié)，目前制綠氫的主流技術(shù)包括堿性電解水(AWE)、質(zhì)子交換膜電解水(PEM)和固態(tài)氧化物電解水(SOEC)。受成本、成熟度與產(chǎn)業(yè)鏈配套等多因素影響，AWE在國內(nèi)是主流;盡管PEM電解槽運(yùn)行更加靈活、更適合可再生能源的波動(dòng)性，但當(dāng)前國內(nèi)PEM技術(shù)正在經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)向市場(chǎng)化、規(guī)?；瘧?yīng)用的階段變化，與歐洲先進(jìn)技術(shù)差別較大;SOEC技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)換效率比較高，可以實(shí)現(xiàn)80%以上電解水制氫的能源轉(zhuǎn)換效率，但它需要高溫的運(yùn)行環(huán)境，材料的循環(huán)壽命、成本和技術(shù)都存在難題。
在目前氫產(chǎn)能中占比極其有限的可再生能源綠氫制備領(lǐng)域，最大的困擾是成本問題。電解水制氫七八成的成本來自電。據(jù)測(cè)算，在可再生能源發(fā)電成本下降到0.15元/kWh以下時(shí)，用電解水制氫參與化工行業(yè)可以和既有生產(chǎn)供給進(jìn)行競(jìng)爭。而預(yù)計(jì)到2030至2035年左右，綠氫制備成本達(dá)到15元/kg以下，就有望在加油站和石化燃料平價(jià)。
在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，當(dāng)前國內(nèi)儲(chǔ)存方法主要還是成本相對(duì)較低的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，而加氫站主要是長管拖車運(yùn)輸高壓氣態(tài)氫，運(yùn)輸距離相對(duì)短，運(yùn)輸成本比較高;在液氫方面，設(shè)備關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口，與國外技術(shù)差距明顯，產(chǎn)能嚴(yán)重不足。目前，美國和日本主推液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線，全球有三分之一的加氫站采用了技術(shù)液氫技術(shù)，澳大利亞為日本供氫的項(xiàng)目也采用了液氫運(yùn)輸船遠(yuǎn)距離輸送。
在加氫用氫環(huán)節(jié)，燃料電池、加氫站等所需的關(guān)鍵零部件或依賴進(jìn)口或沒有量產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，導(dǎo)致了相應(yīng)環(huán)節(jié)的高成本。以燃料電池為例，據(jù)中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心信息部數(shù)據(jù)顯示，我國膜電極組件成本約為4000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(biāo)為1000元/千瓦。
事實(shí)上，在全球范圍內(nèi)，氫能技術(shù)還在摸索階段，但一場(chǎng)氫能領(lǐng)域的全球競(jìng)賽已經(jīng)展開。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前約占全球GDP52%的27個(gè)國家里面，有16個(gè)國家已經(jīng)全面制定了國家層面的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，有11個(gè)國家正在制定進(jìn)程中。
日前，工信部在相關(guān)回應(yīng)中表示，將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略。各地已經(jīng)迅速行動(dòng)，目前已經(jīng)有20多個(gè)省(區(qū)、市)發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導(dǎo)意見。
8月19日，山東省政府網(wǎng)站發(fā)布了《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。這也是山東繼6月發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2030年)》之后，再度對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行部署?！兑?guī)劃》表示，將圍繞創(chuàng)建“國家氫能產(chǎn)業(yè)示范基地”，發(fā)揮我省氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，健全完善制氫、儲(chǔ)(運(yùn))氫、加氫、用氫全產(chǎn)業(yè)鏈氫能體系，加快形成“中國氫谷”“東方氫島”兩大高地，打造山東半島“氫動(dòng)走廊”，實(shí)施“氫進(jìn)萬家”科技示范工程，推動(dòng)氫能創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展。
東方氫島蓄勢(shì)待發(fā)
在最近這一波行情中，多家上市公司在回應(yīng)投資者時(shí)披露了在青島最新的氫能產(chǎn)業(yè)布局。
金能科技8月17日發(fā)布公告稱，金能化學(xué)(青島)有限公司與青島董家口經(jīng)濟(jì)區(qū)管理委員會(huì)、青島董家口發(fā)展集團(tuán)有限公司三方合作對(duì)工業(yè)副氫進(jìn)行提純、壓縮、儲(chǔ)運(yùn)、充裝，全面配套氫能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jìn)行通信、電力、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等氫能備用電源和氫能熱電聯(lián)供等產(chǎn)品的研發(fā)和市場(chǎng)推廣，同時(shí)生產(chǎn)銷售100w-120kw各種功率電堆，目前已建成了3.5萬平方米的生產(chǎn)車間，部分設(shè)備正在調(diào)試中。美錦能源也在回應(yīng)中表示，青島是公司轉(zhuǎn)型發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)區(qū)域之一，布局青島也是為了更好地?fù)屨际袌?chǎng)先機(jī)。
在2020年出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，圍繞研、制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈部署項(xiàng)目，已建成3座加氫站……青島，正在加速建設(shè)“東方氫島”的步伐中，向著氫能時(shí)代邁進(jìn)。
讓青島成為氫能技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)策源地。自2017年便開始引入氫能產(chǎn)業(yè)的青島國際院士港，依托中國工程院、同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、湖南大學(xué)、國家燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心等行業(yè)領(lǐng)先研發(fā)資源，打造氫能與燃料電池技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。
在氫燃料電池關(guān)鍵零部件和整車制造領(lǐng)域，青島美錦燃料電池商用車整車生產(chǎn)項(xiàng)目、明天氫能北方工程研究中心及氫能燃料電池系統(tǒng)及核心部件生產(chǎn)基地項(xiàng)目、FCP中德氫動(dòng)力產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目均入列《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》的氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)工程，青島在山東氫能產(chǎn)業(yè)鏈尤其是關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)節(jié)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(zé)任公司承擔(dān)建設(shè)的青島氫能資源基地項(xiàng)目第一車青島地產(chǎn)藍(lán)氫于8月5日出廠，結(jié)束了青島加氫站只能從淄博、濱州等地遠(yuǎn)距離購氫的歷史，未來隨著項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，將解決青島地區(qū)燃料電池氫保供問題，還可為青島周邊區(qū)域提供潔凈的氫能源。
以裝備制造帶動(dòng)儲(chǔ)氫、加氫環(huán)節(jié)創(chuàng)新。作為國內(nèi)唯一具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓活塞式氫氣壓縮機(jī)生產(chǎn)制造商，青島康普銳斯能源科技有限公司自主研發(fā)的新工藝可以降低加氫站建設(shè)成本50%以上，目前公司研發(fā)生產(chǎn)的壓縮機(jī)已在加氫站、制氫廠家投入使用，正在加速更多規(guī)格的產(chǎn)品量產(chǎn)。
在應(yīng)用場(chǎng)景上，由青島真情巴士集團(tuán)運(yùn)營的50輛氫能源公交車已經(jīng)在西海岸新區(qū)運(yùn)行了半年有余，累計(jì)運(yùn)行超55萬公里;6月26日，隨著山東省首條城際氫干線首發(fā)儀式同時(shí)在青島國際院士港智能制造產(chǎn)業(yè)園和臨沂路運(yùn)港智慧物流裝備產(chǎn)業(yè)園舉行，170輛氫能冷鏈物流車和渣土車在青島——臨沂干線上啟動(dòng)運(yùn)營，每年可減少二氧化碳排放量近2萬噸。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，青島在全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)共有11個(gè)項(xiàng)目入選省“十四五”期間氫能產(chǎn)業(yè)重大示范試點(diǎn)項(xiàng)目，是全省入選項(xiàng)目數(shù)最多的城市。
從能源革命的角度來看，氫經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)已然箭在弦上，蓄勢(shì)待發(fā)。見道網(wǎng)
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雙碳 氫能產(chǎn)業(yè)
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萬億氫能賽道：漫長而執(zhí)著的奔赴
在剛剛過去的一周里，氫能源板塊再迎風(fēng)口。
受北京發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案影響，A股市場(chǎng)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(chǎn)業(yè)項(xiàng)目布局的上市公司。
在“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正步入快車道。2019年氫能首次寫入政府工作報(bào)告。此后，各地陸續(xù)出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)重磅規(guī)劃。頻頻的政策利好，讓氫能源板塊受到資金熱捧。寄托著投資者的殷切希望，氫能源板塊自2020年5月起一路走高。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年以來，國內(nèi)A股上市公司已發(fā)布關(guān)于布局氫能產(chǎn)業(yè)的公告多達(dá)1.71萬條，183家上市公司宣布入局。企查查數(shù)據(jù)則顯示，今年上半年我國氫能企業(yè)注冊(cè)量為339家，同比增長89%，呈現(xiàn)飛速增長的趨勢(shì)。
在爭相加碼布局氫能產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，多家氫能源概念公司提示業(yè)務(wù)進(jìn)展和炒作風(fēng)險(xiǎn)，為資本市場(chǎng)“降火”。相關(guān)公司紛紛回應(yīng)稱上市公司相關(guān)業(yè)務(wù)尚在發(fā)育期，業(yè)務(wù)占比較小。業(yè)內(nèi)人士表示，盡管相關(guān)企業(yè)在苦練氫功，但目前氫能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在不少難題，在降成本、擴(kuò)需求的雙側(cè)推動(dòng)下，有望在未來5年獲得市場(chǎng)放量。
強(qiáng)勢(shì)爆發(fā)的氫能源概念背后，一條荊棘叢生但極具戰(zhàn)略意義的萬億產(chǎn)業(yè)賽道浮出水面。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出，預(yù)計(jì)2020年至2025年間，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)1萬億元。而這，是一場(chǎng)全球范圍的競(jìng)賽，也是“東方氫島”努力奔赴的未來。
碳中和時(shí)代氫大有可為
要想實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，迫切需要開發(fā)新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)深度減排，實(shí)現(xiàn)“脫碳”“固碳”甚至“負(fù)碳”。
氫是很好的還原劑，也是大部分化工和石化產(chǎn)品的組成元素。無論是以清潔氫和低碳?xì)涮娲茉磳?shí)現(xiàn)交通、工業(yè)、建筑與發(fā)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(shí)現(xiàn)碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，抑或是通過生物質(zhì)制氫與碳捕集技術(shù)結(jié)合等方式生產(chǎn)“負(fù)碳?xì)錃?rdquo;，氫能都在這些路徑中扮演著大有可為的“關(guān)鍵角色”。
與煤炭、石油和天然氣相比，氫能在自然界中不是天然存在，需要通過一次能源化學(xué)加工或轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。相比用化石燃料生產(chǎn)的灰氫以及使用碳捕集封存技術(shù)將尾氣脫碳后得到的藍(lán)氫，利用可再生能源電解水產(chǎn)生的綠氫才能達(dá)到二氧化碳零排放，才是符合碳中和發(fā)展方向的選擇。
在鋼鐵行業(yè)，氫冶金是當(dāng)前重點(diǎn)的探索方向。2020年11月，河鋼集團(tuán)與全球礦業(yè)冶金巨頭意大利特諾恩集團(tuán)簽約，共建全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業(yè)化生產(chǎn)廠，推動(dòng)傳統(tǒng)“碳冶金”向“氫冶金”轉(zhuǎn)變。2021年5月年產(chǎn)120萬噸煉鋼原料的氫氣直接還原廠在河鋼宣鋼廠區(qū)開工，一期60萬噸采用世界首套新一代低碳?xì)淠茉词痉堆b置，計(jì)劃于2021年底投產(chǎn)，可替代傳統(tǒng)高爐碳冶金工藝，建成后年減碳幅度可達(dá)60%;二期60萬噸將采用風(fēng)能、太陽能等可再生能源進(jìn)行電解水制氫做還原氣，實(shí)現(xiàn)無化石能源冶煉。
在能源化工行業(yè)，基于綠氫反應(yīng)制備甲醇是高效轉(zhuǎn)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(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部主任李燦團(tuán)隊(duì)的努力下，擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套直接液態(tài)太陽燃料規(guī)模化合成項(xiàng)目在蘭州新區(qū)試驗(yàn)成功，目前已發(fā)展成為千噸級(jí)規(guī)模化太陽燃料合成工業(yè)示范工程。據(jù)測(cè)算，若以我國當(dāng)前8000萬噸甲醇產(chǎn)能計(jì)算，液態(tài)陽光甲醇與煤化工制甲醇相比，將減排數(shù)億噸級(jí)二氧化碳。合成氨也是化工領(lǐng)域氫消費(fèi)占比最大的場(chǎng)景之一，目前挪威、美國、巴西等都在建設(shè)綠氫合成氨的工廠。未來，甲苯、乙烯的生產(chǎn)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(lǐng)域，氫燃料電池系統(tǒng)具有清潔環(huán)保、續(xù)航里程長、加氫時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，未來可以作為動(dòng)力應(yīng)用于重型貨車、難以電氣化的軌道交通、大型船舶、大型飛機(jī)等，降低長距離高負(fù)荷交通對(duì)石油和天然氣的依賴。
在建筑能耗上，通過氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)和燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭住宅、商業(yè)建筑進(jìn)行熱電聯(lián)供，也是美德日韓等國家企業(yè)爭相投入的研發(fā)方向。
關(guān)乎能源安全的儲(chǔ)能介質(zhì)
氫能之所以被廣泛認(rèn)為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉?，還因?yàn)?，?duì)于構(gòu)建低碳高效現(xiàn)代能源體系來說，氫能更大的價(jià)值在于，它是一種重要的儲(chǔ)能介質(zhì)。
可再生能源(如水電、風(fēng)能、太陽能)的間歇性特點(diǎn)，導(dǎo)致其不能長時(shí)間持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電能。受制于電網(wǎng)消納能力，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象。據(jù)全國新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心發(fā)布的《2021年二季度全國新能源電力消納評(píng)估分析》顯示，今年上半年，全國棄風(fēng)電量126.4億千瓦時(shí)，風(fēng)電利用率96.4%;棄光電量33.2億千瓦時(shí)，光伏發(fā)電利用率97.9%。其中，青海、陜西、寧夏、河南、貴州都出現(xiàn)了“棄風(fēng)棄光”增長現(xiàn)象。而今年2月美國中部和南部大片地區(qū)遭遇創(chuàng)紀(jì)錄的極端低溫天氣，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片因結(jié)冰而停止，更是帶來世紀(jì)大停電。日益頻繁的極端天氣，也讓人們對(duì)可再生能源供電的可靠性提出了更高的要求。
儲(chǔ)能就成為解決問題的必由之路——將可再生能源發(fā)電儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)釋放，以保障可再生能源發(fā)電持續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，提高電網(wǎng)接納間歇式可再生能源的能力。氫作為一種重要的二次能源，可以通過電解水獲得，再加之自身突出的特點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的儲(chǔ)能介質(zhì)。
從氫的來源上看，風(fēng)電、光伏制氫可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無碳化。同時(shí)，與鋰電池相比，氫作為儲(chǔ)能介質(zhì)具有能量密度高、補(bǔ)能速度快、低溫適應(yīng)好等優(yōu)勢(shì)，非常適合長時(shí)間儲(chǔ)能手段，來解決風(fēng)能、光伏發(fā)電所遇到的時(shí)段不平衡，季度不平衡等問題，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模、跨季節(jié)、跨時(shí)段、跨地域的儲(chǔ)能，將成為促進(jìn)可再生能源消納的利器。
作為極具潛力的新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，氫能不僅適用于大規(guī)模儲(chǔ)能和長周期能量調(diào)節(jié)，還可以在調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)、削峰填谷等多類型能源互聯(lián)、搭建微電網(wǎng)等方面發(fā)揮重要作用。
也正是因?yàn)槿绱?，近年來，光伏和風(fēng)電領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)紛紛加碼氫能布局，將可再生能源與氫能“聯(lián)姻”為綜合能源開發(fā)提供了新的路徑。
作為新能源的開發(fā)重點(diǎn)，海上風(fēng)電可在沿海地區(qū)就近消納。對(duì)于青島來說，氫從海上來，也將是值得期待的未來。
產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)依然骨感
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2050年，我國氫氣需求量將接近6000萬噸，可再生能源電解制氫占比將達(dá)到70%，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸，氫能在我國終端能源體系中占比超過10%，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到12萬億元。
這無疑將成為引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長極。但相對(duì)于豐滿的未來圖景而言，氫能產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況還要“骨感”得多。目前，我國在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的制氫、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，技術(shù)路線、成本高企、產(chǎn)業(yè)化瓶頸等諸多難題還有待攻克，為行業(yè)后續(xù)發(fā)展增添了許多“不確定性”。
在制氫環(huán)節(jié)，目前制綠氫的主流技術(shù)包括堿性電解水(AWE)、質(zhì)子交換膜電解水(PEM)和固態(tài)氧化物電解水(SOEC)。受成本、成熟度與產(chǎn)業(yè)鏈配套等多因素影響，AWE在國內(nèi)是主流;盡管PEM電解槽運(yùn)行更加靈活、更適合可再生能源的波動(dòng)性，但當(dāng)前國內(nèi)PEM技術(shù)正在經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)向市場(chǎng)化、規(guī)?；瘧?yīng)用的階段變化，與歐洲先進(jìn)技術(shù)差別較大;SOEC技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)換效率比較高，可以實(shí)現(xiàn)80%以上電解水制氫的能源轉(zhuǎn)換效率，但它需要高溫的運(yùn)行環(huán)境，材料的循環(huán)壽命、成本和技術(shù)都存在難題。
在目前氫產(chǎn)能中占比極其有限的可再生能源綠氫制備領(lǐng)域，最大的困擾是成本問題。電解水制氫七八成的成本來自電。據(jù)測(cè)算，在可再生能源發(fā)電成本下降到0.15元/kWh以下時(shí)，用電解水制氫參與化工行業(yè)可以和既有生產(chǎn)供給進(jìn)行競(jìng)爭。而預(yù)計(jì)到2030至2035年左右，綠氫制備成本達(dá)到15元/kg以下，就有望在加油站和石化燃料平價(jià)。
在儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，當(dāng)前國內(nèi)儲(chǔ)存方法主要還是成本相對(duì)較低的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，而加氫站主要是長管拖車運(yùn)輸高壓氣態(tài)氫，運(yùn)輸距離相對(duì)短，運(yùn)輸成本比較高;在液氫方面，設(shè)備關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口，與國外技術(shù)差距明顯，產(chǎn)能嚴(yán)重不足。目前，美國和日本主推液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線，全球有三分之一的加氫站采用了技術(shù)液氫技術(shù)，澳大利亞為日本供氫的項(xiàng)目也采用了液氫運(yùn)輸船遠(yuǎn)距離輸送。
在加氫用氫環(huán)節(jié)，燃料電池、加氫站等所需的關(guān)鍵零部件或依賴進(jìn)口或沒有量產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，導(dǎo)致了相應(yīng)環(huán)節(jié)的高成本。以燃料電池為例，據(jù)中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心信息部數(shù)據(jù)顯示，我國膜電極組件成本約為4000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(biāo)為1000元/千瓦。
事實(shí)上，在全球范圍內(nèi)，氫能技術(shù)還在摸索階段，但一場(chǎng)氫能領(lǐng)域的全球競(jìng)賽已經(jīng)展開。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前約占全球GDP52%的27個(gè)國家里面，有16個(gè)國家已經(jīng)全面制定了國家層面的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，有11個(gè)國家正在制定進(jìn)程中。
日前，工信部在相關(guān)回應(yīng)中表示，將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略。各地已經(jīng)迅速行動(dòng)，目前已經(jīng)有20多個(gè)省(區(qū)、市)發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導(dǎo)意見。
8月19日，山東省政府網(wǎng)站發(fā)布了《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。這也是山東繼6月發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2030年)》之后，再度對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行部署?！兑?guī)劃》表示，將圍繞創(chuàng)建“國家氫能產(chǎn)業(yè)示范基地”，發(fā)揮我省氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，健全完善制氫、儲(chǔ)(運(yùn))氫、加氫、用氫全產(chǎn)業(yè)鏈氫能體系，加快形成“中國氫谷”“東方氫島”兩大高地，打造山東半島“氫動(dòng)走廊”，實(shí)施“氫進(jìn)萬家”科技示范工程，推動(dòng)氫能創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展。
東方氫島蓄勢(shì)待發(fā)
在最近這一波行情中，多家上市公司在回應(yīng)投資者時(shí)披露了在青島最新的氫能產(chǎn)業(yè)布局。
金能科技8月17日發(fā)布公告稱，金能化學(xué)(青島)有限公司與青島董家口經(jīng)濟(jì)區(qū)管理委員會(huì)、青島董家口發(fā)展集團(tuán)有限公司三方合作對(duì)工業(yè)副氫進(jìn)行提純、壓縮、儲(chǔ)運(yùn)、充裝，全面配套氫能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)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(jìn)行通信、電力、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等氫能備用電源和氫能熱電聯(lián)供等產(chǎn)品的研發(fā)和市場(chǎng)推廣，同時(shí)生產(chǎn)銷售100w-120kw各種功率電堆，目前已建成了3.5萬平方米的生產(chǎn)車間，部分設(shè)備正在調(diào)試中。美錦能源也在回應(yīng)中表示，青島是公司轉(zhuǎn)型發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)區(qū)域之一，布局青島也是為了更好地?fù)屨际袌?chǎng)先機(jī)。
在2020年出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，圍繞研、制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈部署項(xiàng)目，已建成3座加氫站……青島，正在加速建設(shè)“東方氫島”的步伐中，向著氫能時(shí)代邁進(jìn)。
讓青島成為氫能技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)策源地。自2017年便開始引入氫能產(chǎn)業(yè)的青島國際院士港，依托中國工程院、同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、湖南大學(xué)、國家燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心等行業(yè)領(lǐng)先研發(fā)資源，打造氫能與燃料電池技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。
在氫燃料電池關(guān)鍵零部件和整車制造領(lǐng)域，青島美錦燃料電池商用車整車生產(chǎn)項(xiàng)目、明天氫能北方工程研究中心及氫能燃料電池系統(tǒng)及核心部件生產(chǎn)基地項(xiàng)目、FCP中德氫動(dòng)力產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目均入列《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》的氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)工程，青島在山東氫能產(chǎn)業(yè)鏈尤其是關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)節(jié)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(zé)任公司承擔(dān)建設(shè)的青島氫能資源基地項(xiàng)目第一車青島地產(chǎn)藍(lán)氫于8月5日出廠，結(jié)束了青島加氫站只能從淄博、濱州等地遠(yuǎn)距離購氫的歷史，未來隨著項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，將解決青島地區(qū)燃料電池氫保供問題，還可為青島周邊區(qū)域提供潔凈的氫能源。
以裝備制造帶動(dòng)儲(chǔ)氫、加氫環(huán)節(jié)創(chuàng)新。作為國內(nèi)唯一具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓活塞式氫氣壓縮機(jī)生產(chǎn)制造商，青島康普銳斯能源科技有限公司自主研發(fā)的新工藝可以降低加氫站建設(shè)成本50%以上，目前公司研發(fā)生產(chǎn)的壓縮機(jī)已在加氫站、制氫廠家投入使用，正在加速更多規(guī)格的產(chǎn)品量產(chǎn)。
在應(yīng)用場(chǎng)景上，由青島真情巴士集團(tuán)運(yùn)營的50輛氫能源公交車已經(jīng)在西海岸新區(qū)運(yùn)行了半年有余，累計(jì)運(yùn)行超55萬公里;6月26日，隨著山東省首條城際氫干線首發(fā)儀式同時(shí)在青島國際院士港智能制造產(chǎn)業(yè)園和臨沂路運(yùn)港智慧物流裝備產(chǎn)業(yè)園舉行，170輛氫能冷鏈物流車和渣土車在青島——臨沂干線上啟動(dòng)運(yùn)營，每年可減少二氧化碳排放量近2萬噸。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，青島在全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)共有11個(gè)項(xiàng)目入選省“十四五”期間氫能產(chǎn)業(yè)重大示范試點(diǎn)項(xiàng)目，是全省入選項(xiàng)目數(shù)最多的城市。
從能源革命的角度來看，氫經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)已然箭在弦上，蓄勢(shì)待發(fā)。見道網(wǎng)
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雙碳 氫能產(chǎn)業(yè)
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