氫能也分顏色，相較于利用化石燃料生產(chǎn)的灰氫，利用可再生能源電解水獲得的氫被稱為綠氫，由于其全生命周期幾乎沒有碳排放，因此成為氫能最理想的應(yīng)用形態(tài)。綠氫是碳中和目標(biāo)下未來能源體系的重要支柱，被稱為“綠色石油”。近年來，我國綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展按下快進(jìn)鍵。
數(shù)據(jù)顯示，目前我國累計規(guī)劃建設(shè)綠氫項目超400個，合計規(guī)劃綠氫產(chǎn)能突破800萬噸/年。氫能企業(yè)加速融資，制氫裝備成本不斷降低，氫能應(yīng)用場景持續(xù)拓展，綠氫正在撬動未來能源版圖的跑道上加速滑行，但起飛的臨界點還未到來。
●本報記者鄭萃穎
國產(chǎn)綠氫快速上量
2023年6月，我國首個萬噸級光伏制氫項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目成功貫通綠氫生產(chǎn)、輸送、利用全流程，成為全球規(guī)模最大的光伏制綠氫項目。該項目滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，可以將庫車豐富的日照資源轉(zhuǎn)化為每年2萬噸的綠氫產(chǎn)能，就近供給中國石化煉化公司，替代煉油過程中使用的灰氫，預(yù)計每年將減少二氧化碳排放48.5萬噸。
在山東省青島市膠州市李哥莊鎮(zhèn)毛家莊村，當(dāng)?shù)乩?800畝坑塘水面建設(shè)“漁光互補(bǔ)+制氫”項目，這是山東省首個光伏配建制氫項目，按計劃將于今年底全容量并網(wǎng)。該項目制成的綠氫有望實現(xiàn)“就近用氫”，降低周邊產(chǎn)業(yè)成本，預(yù)計每年將減少碳排放16萬噸。
隆基綠能副總裁、首席可持續(xù)發(fā)展官張海濛近日在巴庫氣候大會上發(fā)言時，將綠氫形容為推動更加清潔、高效、可持續(xù)的能源體系發(fā)展的重要引擎。他認(rèn)為，綠氫將助力工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)完成深度脫碳的任務(wù)。
迄今為止，在全球計劃開發(fā)的綠氫產(chǎn)能中，約三分之一是在過去一年中增加的。中國作出最終投資決策的綠氫項目產(chǎn)能已占同時期全球規(guī)劃產(chǎn)能的40%以上。國際能源署(IEA)今年10月發(fā)布的《全球氫能評論(2024)》稱，得益于清潔能源生產(chǎn)設(shè)備大規(guī)模制造方面的優(yōu)勢，中國擁有全球60%的電解槽制造產(chǎn)能。電解槽作為綠氫生產(chǎn)的最核心設(shè)備，就像光伏行業(yè)的光伏板、電動汽車行業(yè)的新能源電池，決定了綠氫生產(chǎn)規(guī)模。
“中國已有200多家服務(wù)于制綠氫的電解槽制造商，并且綠氫項目數(shù)量持續(xù)增加。”碳能科技董事長、天津大學(xué)教授康鵬對記者表示。
中國21世紀(jì)議程管理中心全球環(huán)境處處長張賢告訴記者，截至2023年底，我國累計建成運營綠氫項目近60個，覆蓋21個省份，近3年內(nèi)綠氫投產(chǎn)項目主要集中在工業(yè)和交通領(lǐng)域，其中工業(yè)領(lǐng)域綠氫產(chǎn)能占總產(chǎn)能的比例接近70%。
在化工領(lǐng)域，根據(jù)亞化咨詢的盤點，2023年至2024年，國內(nèi)將綠電、綠氫及化工生產(chǎn)耦合發(fā)展的項目，包括新疆天池能源煤制天然氣項目、新疆山能化工準(zhǔn)東五彩灣煤制烯烴項目、中煤條湖煤制天然氣項目、國家能源集團(tuán)包頭煤制烯烴升級示范項目等，均配備了電解水制氫裝置。
氫能在我國未來能源版圖中占據(jù)重要位置?！吨腥A人民共和國能源法》首次將氫能納入國家能源管理體系。2022年我國出臺的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》提出，到2025年，可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年，實現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬噸/年；到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實現(xiàn)。
“2030年和2060年，中國綠氫在氫能產(chǎn)業(yè)中占比將分別達(dá)到8%-15%和75%-90%，二氧化碳減排規(guī)模將分別達(dá)到1億噸/年和16-18億噸/年。”張賢認(rèn)為，氫能是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵能源之一。
綠氫制備成本下降
高工氫電產(chǎn)業(yè)研究所(GGII)數(shù)據(jù)顯示，截至2024年10月底，國內(nèi)在建及規(guī)劃中的綠氫項目對應(yīng)的電解槽市場需求超過1000億元，電解槽及核心材料市場迎來爆發(fā)式增長。
IEA發(fā)布的報告稱，多家中國太陽能電池板制造巨頭紛紛涉足電解槽制造領(lǐng)域，它們目前約占中國電解槽制造產(chǎn)能的三分之一。“中國持續(xù)擴(kuò)大電解槽制造產(chǎn)能，預(yù)計將降低電解槽生產(chǎn)成本。”國際能源署寫道。
近日，陽光氫能智能制造中心正式建成投產(chǎn)。2024年10月末，隸屬于天合集團(tuán)的江蘇天合元氫科技在揚(yáng)州投資的制氫裝備生產(chǎn)基地投產(chǎn)。隆基氫能2023年推出首套單槽產(chǎn)氫量達(dá)到3000標(biāo)方/小時的堿性電解槽，并發(fā)布統(tǒng)計數(shù)據(jù)，稱其制氫產(chǎn)能占國內(nèi)總產(chǎn)能的兩成。
“電解水制氫整套設(shè)備的單價，從去年的1000萬元，降至今年的600萬元左右。其核心部件電解槽的單價從去年的600萬元降至今年的300萬元左右。”康鵬告訴記者。
一位業(yè)內(nèi)人士表示，綠氫生產(chǎn)設(shè)備價格下行主要原因在于規(guī)模化生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步，同時也來自同業(yè)價格競爭和階段性供需失衡。同時，綠氫生產(chǎn)廠要控制項目總投資，導(dǎo)致目前上游電解槽制造商利潤微薄。
來自券商的行業(yè)研究數(shù)據(jù)顯示，今年1月至11月，已公開招標(biāo)電解槽的綠氫項目共17個，電解槽合計招標(biāo)量1.2GW，已超去年全年水平，近期招標(biāo)落地提速。2024年項目第一中標(biāo)候選人的堿性電解槽平均價格和價格中位數(shù)分別為680.6萬元/套、616.3萬元/套。
“有的電解槽企業(yè)競標(biāo)價格與成本幾乎持平。最低價競標(biāo)使得一些企業(yè)選用更便宜的零部件、電極等材料，影響到電解槽產(chǎn)品質(zhì)量。一些綠氫項目運行以來，工人一直在調(diào)試設(shè)備，有的電解槽甚至需要返廠維修三四次。”上述業(yè)內(nèi)人士稱。
清潔電力價格和硬件設(shè)備價格構(gòu)成了綠氫制備的主要成本。應(yīng)對價格壓力，一方面，需要上游綠氫設(shè)備企業(yè)實現(xiàn)技術(shù)突破。例如，通過改進(jìn)核心材料，提升電解槽能效和單體產(chǎn)氫量。康鵬表示，碳能科技通過研發(fā)生產(chǎn)先進(jìn)的電極和隔膜材料，降低制氫的用電量，同時使得電解槽小室數(shù)減少。“去年主流廠家生產(chǎn)1立方米氫氣需要4.5度直流電，今年多數(shù)降到4.3度甚至4度直流電；以前產(chǎn)氫量1000標(biāo)方/小時的電解槽需要360個小室，現(xiàn)在只要260個甚至220個小室，減少了電解槽部件，從而大幅降低造價。”康鵬說。
另一方面，綠氫項目方需要更廉價的清潔電力作為生產(chǎn)能源。“目前新的綠氫項目開始大比例采用波動性綠電，有的項目則建設(shè)專線，將自建光伏電廠的電力輸送到制氫廠用于生產(chǎn)。這省去了綠電上網(wǎng)費用，制綠氫的電力成本可以節(jié)約一半。”康鵬說，這類“源網(wǎng)荷儲一體化”(指電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲能四個環(huán)節(jié)整合在一起協(xié)同工作)項目仍需要大幅改進(jìn)傳統(tǒng)電解槽技術(shù)，以適應(yīng)風(fēng)光能源的波動性，同時配備儲氫、儲能裝置，提升綠氫制備系統(tǒng)的安全性和效能。
張賢表示，現(xiàn)階段綠氫相比灰氫仍無價格優(yōu)勢。“目前灰氫成本為10-20元/公斤，綠氫和網(wǎng)電制氫成本均為30元/公斤左右。從未來發(fā)展趨勢看，考慮到低碳技術(shù)的學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，綠氫成本將大幅降低。到2030年，綠氫成本將下降約40%；到2035年前后綠氫將具有市場競爭力。”張賢說。
推動形成價格激勵機(jī)制
張海濛表示，全球?qū)G色產(chǎn)品的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)仍不統(tǒng)一，使得低碳產(chǎn)品難以獲得綠色溢價，無法與高碳產(chǎn)品進(jìn)行競爭。例如，在鋼鐵行業(yè)，灰氫煉鋼的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于綠氫煉鋼，鋼鐵企業(yè)很難因為使用綠氫獲得產(chǎn)品溢價。碳稅的懲罰措施無法形成閉環(huán)，削弱了企業(yè)采用綠氫的動力。
“在國際上，對于利用綠氫生產(chǎn)的甲醇和合成航煤等綠色化學(xué)品，買方可給予高達(dá)百分之百的產(chǎn)品溢價，形成足夠的市場推動力。而目前國內(nèi)綠氫制成的化工產(chǎn)品，還沒有享受到足夠的價格激勵機(jī)制。”康鵬告訴記者。
一位從事新能源投資與開發(fā)的業(yè)內(nèi)人士表示：“綠氫產(chǎn)業(yè)剛剛起步。氫能的儲運問題沒有解決，應(yīng)用端需求也沒有提升，整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展難以被帶動起來。”
目前，綠氫主要用于工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)方面，綠氫既被用作燃料，也被用于制造化學(xué)品，未來用綠氫制甲醇、制氨的項目有望增加。在交通運輸方面，氫燃料車輛、船舶、無人機(jī)的研發(fā)正在加速推進(jìn)。
據(jù)GGII統(tǒng)計，今年1-10月國內(nèi)燃料電池汽車上牌量合計達(dá)到5723輛，同比增長29%。其中，燃料電池客車848輛，占比14.8%；燃料電池專用車4874輛，占比85.2%，主要為燃料電池重卡(3385輛)。同時，山西呂梁、重慶、北京、河北唐山、湖南湘潭等地已為部分氫能車輛放開路權(quán)。
氫能無人機(jī)正在進(jìn)入貨運、巡檢、救援等領(lǐng)域。在今年的珠海航展上，哈工大重慶研究院氫動力及低碳能源研究中心下屬翌翔團(tuán)隊開發(fā)的青鷗30B無人機(jī)亮相，這款氫動力復(fù)合翼長航時無人機(jī)于今年初正式定型，現(xiàn)已開始定制化批量生產(chǎn)。國內(nèi)首架配置氫動力系統(tǒng)的FC30大疆運載無人機(jī)近日在浙江舟山實現(xiàn)跨海島物資運輸飛行，該無人機(jī)的氫動力系統(tǒng)由浙江氫航科技股份有限公司研制生產(chǎn)。今年3月，我國首列氫能源市域列車在長春的中車長客試驗線開展運行試驗，其每公里實際運行平均能耗僅為5千瓦時。9月，由中車青島四方股份公司自主研制的氫能源智能城際動車組CINOVA H2正式發(fā)布，該車最快運行速度可達(dá)200公里/小時。
張賢表示，降低氫能產(chǎn)業(yè)成本分為四個環(huán)節(jié)，除了制氫、用氫，還有運氫、儲氫。氫能儲運環(huán)節(jié)可將綠氫的生產(chǎn)端與需求端連接起來。
業(yè)內(nèi)人士表示，目前中石化、中石油等企業(yè)正在加大氫能投資，布局加氫站，推動天然氣管道摻氫運輸。為推動我國綠氫產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展，需不斷激發(fā)上游制造企業(yè)創(chuàng)新潛能，在交通運輸領(lǐng)域完善配套設(shè)施，解決氫能儲運痛點，培育市場需求。
來源：中國證券報
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