氫能源正在影響全球的能源結構,氫能產業的火熱發展也在全球范圍內不斷擴張。
進入2023年,我國迎來“綠氫元年”,僅一季度就下線了9臺電解槽,各家制氫企業紛紛簽訂大單,出貨量遠超去年同期。放眼至全球視野,日本、歐盟、美國、韓國等地區擴大綠氫量產規模、積極打造可再生能源電解制氫方案。
追溯:氫能發展有跡可循
氫能源的發展可追溯至上世紀70年代,彼時工業時代的興盛以及石油危機的出現引發了人們對環境污染的擔憂。1974年,國際氫能協會在美國成立;1976年,國際氫能期刊創刊;1977年,國際能源署氫能和燃料電池技術合作計劃設立。
20世紀90年代初,氣候變化問題被日本及歐洲地區重視起來,氫能被再度提及。本世紀初,美國開始大力推崇氫能源的發展。2002年,美國能源部(DOE)發布《國家氫能發展路線圖》;2003年美國召集“國際氫能與燃料電池合作伙伴組織”(IPHE)。此外,歐盟也開始開發燃料電池技術。2003年,歐盟25國開展合作研究“EuropeanResearchArea(ERA)”項目,重點攻關氫能和燃料電池領域的關鍵技術。
在過去的30多年時間里,日本政府投入數千億日元用于氫能及燃料電池技術的研發推廣,對相關基礎設施和終端用戶進行補貼,同時,日本氫能和燃料電池技術專利數量也相應地位居全球第一。
可以說,中國發展氫能源相對較晚,但我們不乏有很多“前車之鑒”。
關注:氫能本土化發展路漫漫
2018年以后,尤其是2019年以來,氫能產業在我國發展十分迅速。
得益于此前我國在電動汽車市場的10年發展經驗,氫能在發展之初便在氫燃料電池汽車上投入巨大。氫燃料電池汽車在長距離、耐低溫、重載運輸等方面與電動汽車形成優勢互補,使得新能源汽車市場再次擴大。
此外,在制氫領域中,我國今年制氫項目開工已不在少數,并已有落地投產的項目。中國石化新疆庫車光伏制氫示范項目已經正式投產,該項目制氫規模達到每年2萬噸,可減少二氧化碳排放48.5萬噸/年。氫能觀察統計,今年上半年,共有62個重大項目簽約落地,其中有超40個項目為制氫項目,有33個重大項目落地內蒙古地區。
在燃料電池電堆及發動機領域,經過這幾年的快速發展,眾多頭部企業已向大功率方向發展。億華通、氫晨科技、新源動力、捷氫科技、喜瑪拉雅光電等在燃料電池電堆及關鍵零部件國產化上做出巨大努力。國家電投國氫科技“氫騰”120kW水冷型燃料電池系統已成功搭載客車、中重卡等領域并大范圍推廣。
2023年上半年,燃料電池汽車交付投運超1000輛,招標采購超1000輛,眾多燃料電池系統配套商表現十分亮眼,氫藍時代、重塑集團、未勢能源等頻頻登上工信部新品公示榜單。
警惕:發展雖快但仍有痛點
氫能觀察分析近幾年我國氫能產業發展較快的原因,主要有以下幾方面:
可再生能源逐步占領能源結構中心點。自“碳達峰碳中和”目標被提出以來,我國緊跟世界能源轉型步伐,積極探索能源結構轉型,以風電、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?!皹嫿ㄒ郧鍧嵞茉礊橹黧w的新型電力系統”是我國未來能源電力系統的大方向和大趨勢。氫能作為來源廣泛的二次能源,憑借應用場景豐富等特點被納入能源體系之中,成為構建新型能源結構不可或缺的重要力量。
制氫潛力大、氫能利用價值高。從目前我國“棄風、棄光”形勢可以看到,未來氫能將作為儲能而發揮巨大價值。我國風電、光伏裝機容量日益提升,2022年,我國可再生能源裝機量達1.52億千瓦。隨著風電、光伏等可再生能源規模的進一步擴大,氫氣產能也將隨之提升。
技術革新加快,成本迅速下降。氫燃料電池系統的技術與成本問題是氫能產業鏈下游亟待解決的卡脖子難題,氫能產業鏈需要各個環節的共同發力才能被疏通。目前,燃料電池系統中催化劑、質子交換膜、膜電極、氣體擴散層等核心零部件已經有重大突破和創新,技術更新迭代加快。專家預測,2025年前,氫燃料電池系統成本將下降一半。
然而,氫能產業發展仍處于初期階段,發展“過熱”的同時也需要明確痛點:
氫儲運環節需要多加關注。盡管目前我國落地開工的綠氫項目眾多,但氫儲運難題卻仍未快速解決。當綠氫產能快速擴張后,氫氣如何儲存、如何安全高效地將氫氣運輸到用氫量較大的地區等問題將隨之而來。
標準法規需加快出臺。2022年4月,國家發改委發布《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》,頂層設計出臺后,氫能產業呈現“井噴式”發展。各地區專項氫能規劃層出不窮,但仍缺少國家級標準和相關規范。今年上半年,廣東省與河北省率先發布政策,允許在非化工園區建設制氫加氫一體站,為綠氫發展開辟新的道路。
拓寬氫能應用場景。目前氫能更多用于交通領域,氫燃料電池汽車保有量在逐步增大,氫能重卡、氫能客車、氫能專用車等領域是氫燃料電池汽車主要發力領域。歐陽明高院士曾指出;“未來,純電技術路線將更多應用于乘用車,燃料電池技術路線將更多應用于商用車,我國將會出現乘商并舉的局面?!贝送?,目前氫能應用領域還有熱電聯產系統,未來將實現“氫電結合”。但氫能應用場景遠不止化工和交通領域,應從多方面多角度利用氫能,實現真正意義的“降碳減排”。