氫能源正在影響全球的能源結(jié)構(gòu),氫能產(chǎn)業(yè)的火熱發(fā)展也在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)張。
進(jìn)入2023年,我國(guó)迎來(lái)“綠氫元年”,僅一季度就下線了9臺(tái)電解槽,各家制氫企業(yè)紛紛簽訂大單,出貨量遠(yuǎn)超去年同期。放眼至全球視野,日本、歐盟、美國(guó)、韓國(guó)等地區(qū)擴(kuò)大綠氫量產(chǎn)規(guī)模、積極打造可再生能源電解制氫方案。
追溯:氫能發(fā)展有跡可循
氫能源的發(fā)展可追溯至上世紀(jì)70年代,彼時(shí)工業(yè)時(shí)代的興盛以及石油危機(jī)的出現(xiàn)引發(fā)了人們對(duì)環(huán)境污染的擔(dān)憂。1974年,國(guó)際氫能協(xié)會(huì)在美國(guó)成立;1976年,國(guó)際氫能期刊創(chuàng)刊;1977年,國(guó)際能源署氫能和燃料電池技術(shù)合作計(jì)劃設(shè)立。
20世紀(jì)90年代初,氣候變化問(wèn)題被日本及歐洲地區(qū)重視起來(lái),氫能被再度提及。本世紀(jì)初,美國(guó)開(kāi)始大力推崇氫能源的發(fā)展。2002年,美國(guó)能源部(DOE)發(fā)布《國(guó)家氫能發(fā)展路線圖》;2003年美國(guó)召集“國(guó)際氫能與燃料電池合作伙伴組織”(IPHE)。此外,歐盟也開(kāi)始開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)。2003年,歐盟25國(guó)開(kāi)展合作研究“EuropeanResearchArea(ERA)”項(xiàng)目,重點(diǎn)攻關(guān)氫能和燃料電池領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
在過(guò)去的30多年時(shí)間里,日本政府投入數(shù)千億日元用于氫能及燃料電池技術(shù)的研發(fā)推廣,對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和終端用戶進(jìn)行補(bǔ)貼,同時(shí),日本氫能和燃料電池技術(shù)專(zhuān)利數(shù)量也相應(yīng)地位居全球第一。
可以說(shuō),中國(guó)發(fā)展氫能源相對(duì)較晚,但我們不乏有很多“前車(chē)之鑒”。
關(guān)注:氫能本土化發(fā)展路漫漫
2018年以后,尤其是2019年以來(lái),氫能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)發(fā)展十分迅速。
得益于此前我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的10年發(fā)展經(jīng)驗(yàn),氫能在發(fā)展之初便在氫燃料電池汽車(chē)上投入巨大。氫燃料電池汽車(chē)在長(zhǎng)距離、耐低溫、重載運(yùn)輸?shù)确矫媾c電動(dòng)汽車(chē)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),使得新能源汽車(chē)市場(chǎng)再次擴(kuò)大。
此外,在制氫領(lǐng)域中,我國(guó)今年制氫項(xiàng)目開(kāi)工已不在少數(shù),并已有落地投產(chǎn)的項(xiàng)目。中國(guó)石化新疆庫(kù)車(chē)光伏制氫示范項(xiàng)目已經(jīng)正式投產(chǎn),該項(xiàng)目制氫規(guī)模達(dá)到每年2萬(wàn)噸,可減少二氧化碳排放48.5萬(wàn)噸/年。氫能觀察統(tǒng)計(jì),今年上半年,共有62個(gè)重大項(xiàng)目簽約落地,其中有超40個(gè)項(xiàng)目為制氫項(xiàng)目,有33個(gè)重大項(xiàng)目落地內(nèi)蒙古地區(qū)。
在燃料電池電堆及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,經(jīng)過(guò)這幾年的快速發(fā)展,眾多頭部企業(yè)已向大功率方向發(fā)展。億華通、氫晨科技、新源動(dòng)力、捷氫科技、喜瑪拉雅光電等在燃料電池電堆及關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化上做出巨大努力。國(guó)家電投國(guó)氫科技“氫騰”120kW水冷型燃料電池系統(tǒng)已成功搭載客車(chē)、中重卡等領(lǐng)域并大范圍推廣。
2023年上半年,燃料電池汽車(chē)交付投運(yùn)超1000輛,招標(biāo)采購(gòu)超1000輛,眾多燃料電池系統(tǒng)配套商表現(xiàn)十分亮眼,氫藍(lán)時(shí)代、重塑集團(tuán)、未勢(shì)能源等頻頻登上工信部新品公示榜單。
警惕:發(fā)展雖快但仍有痛點(diǎn)
氫能觀察分析近幾年我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的原因,主要有以下幾方面:
可再生能源逐步占領(lǐng)能源結(jié)構(gòu)中心點(diǎn)。自“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)被提出以來(lái),我國(guó)緊跟世界能源轉(zhuǎn)型步伐,積極探索能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,以風(fēng)電、光伏為主的可再生能源正在逐步替代石油天然氣等化石能源?!皹?gòu)建以清潔能源為主體的新型電力系統(tǒng)”是我國(guó)未來(lái)能源電力系統(tǒng)的大方向和大趨勢(shì)。氫能作為來(lái)源廣泛的二次能源,憑借應(yīng)用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)被納入能源體系之中,成為構(gòu)建新型能源結(jié)構(gòu)不可或缺的重要力量。
制氫潛力大、氫能利用價(jià)值高。從目前我國(guó)“棄風(fēng)、棄光”形勢(shì)可以看到,未來(lái)氫能將作為儲(chǔ)能而發(fā)揮巨大價(jià)值。我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量日益提升,2022年,我國(guó)可再生能源裝機(jī)量達(dá)1.52億千瓦。隨著風(fēng)電、光伏等可再生能源規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,氫氣產(chǎn)能也將隨之提升。
技術(shù)革新加快,成本迅速下降。氫燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)與成本問(wèn)題是氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游亟待解決的卡脖子難題,氫能產(chǎn)業(yè)鏈需要各個(gè)環(huán)節(jié)的共同發(fā)力才能被疏通。目前,燃料電池系統(tǒng)中催化劑、質(zhì)子交換膜、膜電極、氣體擴(kuò)散層等核心零部件已經(jīng)有重大突破和創(chuàng)新,技術(shù)更新迭代加快。專(zhuān)家預(yù)測(cè),2025年前,氫燃料電池系統(tǒng)成本將下降一半。
然而,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初期階段,發(fā)展“過(guò)熱”的同時(shí)也需要明確痛點(diǎn):
氫儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)需要多加關(guān)注。盡管目前我國(guó)落地開(kāi)工的綠氫項(xiàng)目眾多,但氫儲(chǔ)運(yùn)難題卻仍未快速解決。當(dāng)綠氫產(chǎn)能快速擴(kuò)張后,氫氣如何儲(chǔ)存、如何安全高效地將氫氣運(yùn)輸?shù)接脷淞枯^大的地區(qū)等問(wèn)題將隨之而來(lái)。
標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)需加快出臺(tái)。2022年4月,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》,頂層設(shè)計(jì)出臺(tái)后,氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“井噴式”發(fā)展。各地區(qū)專(zhuān)項(xiàng)氫能規(guī)劃層出不窮,但仍缺少國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。今年上半年,廣東省與河北省率先發(fā)布政策,允許在非化工園區(qū)建設(shè)制氫加氫一體站,為綠氫發(fā)展開(kāi)辟新的道路。
拓寬氫能應(yīng)用場(chǎng)景。目前氫能更多用于交通領(lǐng)域,氫燃料電池汽車(chē)保有量在逐步增大,氫能重卡、氫能客車(chē)、氫能專(zhuān)用車(chē)等領(lǐng)域是氫燃料電池汽車(chē)主要發(fā)力領(lǐng)域。歐陽(yáng)明高院士曾指出;“未來(lái),純電技術(shù)路線將更多應(yīng)用于乘用車(chē),燃料電池技術(shù)路線將更多應(yīng)用于商用車(chē),我國(guó)將會(huì)出現(xiàn)乘商并舉的局面?!贝送?,目前氫能應(yīng)用領(lǐng)域還有熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),未來(lái)將實(shí)現(xiàn)“氫電結(jié)合”。但氫能應(yīng)用場(chǎng)景遠(yuǎn)不止化工和交通領(lǐng)域,應(yīng)從多方面多角度利用氫能,實(shí)現(xiàn)真正意義的“降碳減排”。