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大有可為!氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀盤點

2.儲運氫

在高壓氣態(tài)儲運氫方面,由于成本低、使用方便、儲存條件易滿足等優(yōu)勢成為目前儲運氫的主流方式。國內(nèi)由于高端碳纖維技術(shù)不夠成熟,無法規(guī);a(chǎn)且復合材料成本較高,目前主要以35MPaIII型瓶為主,所以低成本高壓臨氫環(huán)境用新材料將是研發(fā)的重點。

在低溫液態(tài)儲運氫方面,歐洲、美國、日本等國家和地區(qū)液氫技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對成熟,液氫儲運等環(huán)節(jié)已進入規(guī);瘧秒A段。我國液氫技術(shù)主要應用在航天領(lǐng)域,民用領(lǐng)域尚處于起步階段,氫液化系統(tǒng)的核心設(shè)備(氫透平膨脹機與低溫閥門等)仍然依賴于進口,液氫儲罐制造技術(shù)與裝備與國外也有一定的差距。因此,如何降低液化與貯存成本是低溫液態(tài)儲氫產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向。

在固態(tài)金屬氫化物儲運氫方面,由于其安全性、穩(wěn)定性優(yōu)點成為我國未來發(fā)展的重點。目前,國內(nèi)金屬氫化物儲氫應用還較少,正處于研發(fā)與示范階段,提高金屬氫化物的儲氫量、降低材料成本、提高金屬氫化物的可循環(huán)性等將是未來的研究重點。

在管道儲運氫方面,管道儲運氫氣可以分為純氫管道運輸和利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫運輸兩種模式。低壓純氫管道適合大規(guī)模、長距離的運氫方式。目前,美國、歐洲已分別建成2400km、1500km的氫管道,而我國氫氣管道里程約400km,在用管道僅有百公里左右。在運行的管道有:濟源—洛陽的氫氣輸送管道全長為25km、巴陵—長嶺輸氫管道全長42km、烏!y川焦爐煤氣輸氣管線管道全長為216.4km、金陵—揚子氫氣管道全長超過32km。

表2:三種氫儲運比較

來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

從關(guān)鍵技術(shù)來看,當前中國氫氣儲運仍處于發(fā)展初期,相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)標準較國外水平落后,固態(tài)儲運和化學液態(tài)儲運方式發(fā)展亟需技術(shù)突破,產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間較大。

3.加氫

從市場規(guī)模來看,中國加氫站數(shù)量居全球首位,具有區(qū)域集中性特征。2022年全球新增129座加氫站,累計建成814座;中國新建92座,累計建成310座,占比全球38%,已躍居首位,在營加氫站超過160座。2022年,中國加氫站市場規(guī)模達49.4億元、集成設(shè)備(壓縮機、氫氣儲存容器、加氫系統(tǒng))占據(jù)加氫站建設(shè)的主要成本,市場規(guī)模為24.7億元。氫燃料電池汽車的需求將帶動加氫站保持良好的增長,預計到2026年,中國加氫站市場規(guī)模將達到151.2億元,集成設(shè)備市場規(guī)模將為71.1億元。

從市場競爭格局來看,國內(nèi)加氫站市場集中度較高。從加氫站擁有數(shù)量來看,以中石化、中石油、厚普股份三家企業(yè)為主,中石化已建成74座,中石油為8座,厚普股份在建加氫站78座。從加氫站設(shè)備制造商來看,國富氫能、液空厚普、舜華新能源、海德利森、上海氫楓等五大設(shè)備集成商市場占有率占達90%。其中,國富氫能市場占有率為28.4%,居全國第一。

圖4:2017-2022年全球和中國加氫站數(shù)量(座)

來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

從分布區(qū)域來看,我國加氫站主要涉及華北、華東和華南地區(qū),呈現(xiàn)出明顯的產(chǎn)業(yè)集聚效應。其中,廣東依托政府的支持,加氫站布局遙遙領(lǐng)先其他省市,數(shù)量超過60座,其次為上海,建設(shè)數(shù)量44座。

4.場景應用

(1)交通領(lǐng)域

在交通領(lǐng)域,以氫燃料為動力,可以實現(xiàn)車輛使用端的零碳排放,應用主要包括汽車、航空和海運等,其中氫燃料電池汽車是交通領(lǐng)域的主要應用場景。

從市場規(guī)模來看,整體保持加快增長態(tài)勢,市場空間大。2022年,我國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷累計分別完成3626輛和3367輛,同比分別增長127.2%和88.1%。目前,國內(nèi)的氫燃料電池車輛購置成本遠高于燃油車和電動車,中短期內(nèi)需依賴國家補貼。但隨著技術(shù)進步、生產(chǎn)經(jīng)驗累積與規(guī)模擴大,燃料電池系統(tǒng)和儲氫系統(tǒng)成本將逐步下降,氫燃料電池汽車將保持增長態(tài)勢,預計到2025年,全國氫燃料汽車保有量約5萬輛。

圖5:2018年-2022年中國燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)量(輛)

來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

從區(qū)域分布來看,氫燃料電池汽車主要集中在環(huán)渤海等東部沿海城市群。2021年8月,京津冀、上海、廣東三大城市群成為首批燃料電池汽車示范應用城市群;2021年12月,河北、河南入選第二批城市群,形成目前的“3+2”全國燃料電池汽車示范,并計劃為期四年的示范推廣目標。到2025年,京津冀、上海、廣東、河北、河南城市群氫燃料汽車分別為5300輛、5000輛、10000輛、7710輛、5000輛。

圖6:五大氫燃料電池汽車示范城市群

來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

從氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)來看,目前,日本和韓國擁有相對成熟的氫燃料電池汽車技術(shù),已應用于乘用車、商業(yè)車、叉車、列車等。國內(nèi)當前燃料電池汽車的技術(shù)、成本和規(guī)模是限制其市場化的主要因素,購置成本還較高,尚不具備完全商業(yè)化的能力,發(fā)展仍然依靠政府補貼和政策支持。現(xiàn)階段國內(nèi)氫燃料電池車以客車和重卡等商用為主,乘用車主要用來租賃,占比不及0.1%。

(2)工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域,氫氣主要作為化工原料。目前全球約55%的氫需求用于氨合成、25%用于煉油廠加氫生產(chǎn)、10%用于甲醇生產(chǎn),10%用于其他行業(yè)。鋼鐵領(lǐng)域,用氫氣代替焦炭作為還原劑,大幅度降低碳排放量,促進清潔型冶金轉(zhuǎn)型。目前全球已有少數(shù)國家發(fā)布了氫冶金技術(shù)案例,國內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)也發(fā)布了氫冶金規(guī)劃,建設(shè)示范工程并投產(chǎn),但有關(guān)示范工程尚處于工業(yè)性試驗階段,基礎(chǔ)設(shè)施不完善、相關(guān)標準空白、成本較高、安全用氫等問題依然存在。但在“雙碳”目標的背景下,利用氫能進行鋼鐵冶金是鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)深度脫碳目標的必行之路。

(3)建筑領(lǐng)域

在建筑領(lǐng)域,氫氣可代替或摻入天然氣燃燒供熱,也可通過氫燃料電池實現(xiàn)熱電聯(lián)供。以北京為例,目前終端居民天然氣價格約為2.63元/標準立方米,提供1標準立方米天然氣等值熱量需要2.82標準立方米氫氣。因此當氫氣價格低于10元/千克時,燃氫供熱方能與天然氣形成競爭力。小型氫燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)目前已在歐美、日本實現(xiàn)商業(yè)化應用,而中國小型氫燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)仍處于試點階段,千瓦級系統(tǒng)的度電成本超過2元/千瓦時,在經(jīng)濟性方面具有很大的進步空間。在建筑領(lǐng)域,氫能不具備經(jīng)濟性,但仍是備用電源的良好選擇?蛇x擇逐漸由氫和天然氣混合用氫逐步向純氫轉(zhuǎn)變。

作者|火石創(chuàng)造 王桃清

       原文標題 : 大有可為!氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀盤點  | 高質(zhì)量發(fā)展新底色

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