来源于:莱月再生 发表日期:2021-11-16
导读:
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道阻且长
脱碳背后的中国氢能源
▎江山代有才人出,各领风骚数百年。这句诗词用来总结新能源各条产业链,再贴切不过。
作为过去一年里的明星,锂电、光伏板块大受追捧,在二级市场诞生了众多十倍、二十倍的个股。氢能源紧随其后接力,厚朴股份年内涨幅超越三倍,亿华通、美锦能源也均实现了翻倍行情。
在氢能行情向好的时刻,看多做多的各路资本、研究团队、财经媒体纷纷喊出“氢能源蓝海”、“十万亿赛道”的口号。而争议也不乏其声。
江苏省常州市经开区的中车戚墅堰机车有限公司举行首台氢燃料混合动力机车下线仪式。此次下线的氢能源燃料电池机车是目前国内功率最大的具有完全自主知识产权的氢燃料混合动力机车。
另类角度的小方法
中国经济有条规律,新兴产业的发展,历来与政策结合紧密。
所以,一个新兴产业,在规划层面是不是足够重要,有没有受到重视,其实是可以从一些政策指标上看出来的。
一般而言,政策出台快、政策密度频、政策定位高、调控力度大的产业,往往是重点扶持,定位长远的产业,它们在日后的景气度,也会更高。
这一点,从光伏、锂电这两条赛道的历史上,可以看得很清楚。
用这个指标来观察氢能源,可以发现它符合这个规律。
从2006年到2019 年,在这13年期间国家层面颁布的氢能源相关政策大约22个,2019年之后到现在不到3年时间颁布的政策超过25个,地方层面的更是全面开花。
2019年,氢能源首次写入政府工作报告,之后迎来了相关产业政策发布的密集期。
日前,由北京市牵头申报的京津冀氢燃料电池汽车示范城市群,被财政部、工信部等五部委联合批准为首批示范城市群。
在4年示范期间,五部委将对入围的城市群按照目标完成情况,通过“以奖代补”的方式给予奖励。
中国产业经济的另一个规律,是新生事物总要通过试点,得到印证后再推广。而某一级地方政府,常常就是那个探路的排头兵。
这是一步可轻可重的棋,如果进展顺利,应用中没有很大的问题,这个区域市场就可以培育中国的氢能源产业。
如果进展不顺,也可以把负面影响控制在合理范围内,不至于造成太大的资源浪费和市场错配。
不过,从政策的角度观察,仅仅是自上而下认识行业的一个小方法,它仅可以参考,却不能依赖。更不能化解市场对于氢能源发展的分歧。想要得到更准确的结论,还需要看清事物的本质。
核心诉求是脱碳
氢气直接燃烧或通过燃料电池发电的产物为水,能够实现真正的零碳排放,对环境不造成任何污染,故而被誉为终极能源。
其次,纯电动车的电池,使用了大量锂、钴、镍等金属材料。
金属材料的挖掘、生产加工等过程均有大量能量消耗及碳排放。相较于纯电动车,氢燃料电池车在制造过程中的碳排放也较低。
第三,燃料电池车的报废回收阶段,也比纯电动车回收更容易且更有经济吸引力。
这三条加在一起,就是深度脱碳的由来。
但从能源替代的角度来看,仅仅做到清洁是不够的,还要兼顾效率和成本。
从能效上来看,氢气的热值约为140MJ/kg,高达煤炭、汽油等传统燃料的3倍以上;从储量上来看,氢是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的 75%,地球上丰富的水资源中蕴含着大量可供开发的氢能,未来是获取最便利和成本最低的能源之一。
与之相反,锂电池中锂、钴等金属材料成本,在电池总体成本中占据了绝大比例,其相对稀缺的供需格局,从锂电原材料动辄几倍的涨幅中,已经得到了验证。
目前,新能源车动力使用锂电池虽然是最佳选择,在大多数适用场景中,锂电池车的开发和应用也更加成熟,但由于电池重量、续航里程问题,依然存在限制。
限制发展的原因是能量密度,它已经达到一个瓶颈——国内的三元锂电池能量密度约为 240Wh/kg,磷酸铁锂电池能量密度约为180Wh/kg。这促生了另外两条技术路线——高镍化和固态电池。
但除了这些路线,还有一个现成的选择——氢能源汽车。由于能效高,它在里程和载荷方面拥有先天优势。
这也正是氢能源车这几年的落地,更多在客车和重卡,而非乘用车的原因。
从目前的技术态势和认知上看,氢燃料电池和锂电池在未来三到五年的时间内,将持续互补关系:商用车是氢能源的根据地,乘用车是锂电池的主舞台。
但这种互补格局,会不会一直持续下去呢?答案是“压力正在压迫它改变”。
中国作为最大的二氧化碳排放国,在达成碳中和的道路上挑战重重。
氢能源作为最清洁的能源,在应用方面场景方面极为宽广,供热、工业、建筑、交运等高排放量的领域有着广阔的前景,深度脱碳的属性注定其不可或缺。
而从全球的视角来看,氢能作为终极清洁能源的属性,导致各国均对此技术路径十分重视,积极布局氢能产业发展。
近两年,美国、日本、韩国、欧盟均采取了较大的政策力度加码氢能源产业,并出台了相关经济路径规划,力争领跑该赛道。
截止到2021年初,全球共有约20个国家和地区发布了氢能发展规划或路线图。
这里面的道理,有点像逆水行舟,有些事情,不仅要跑得快,还要跑得比别人快。
从中国新能源推进的历史来看,用四个字可以总结:珠玉在前。
中国对光伏、风电、新能源车的产业政策大获成功,度电成本平价、汽车制造弯道超车,成为全球最具备竞争力的产业,成为了中国制造的名片。
这似乎给中国进一步推动氢能赋予了信心。占据氢能成本最大的电力会随着光伏、风能度电成本而下降,同时技术进步及大规模生产带来的制造和人力成本的下降。
因此,在全球氢能源产业资金跑步进场,国内新能源产业政策的逐步推进,成本不断下降的三重趋势下,政府开始密集出台促进氢能源产业发展的政策,并提出相应规划。
因此我们看到的测算与进程表,看起来是期望,实际上都是根据目标进行的倒推。
产业化行不行
看绿氢平价
氢能源产业链可以分为上游:氢生产与供应;中游:燃料电池及核心零部件;下游:燃料电池应用。
在氢气制取上,目前成熟的制氢手段主要包括化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种。
其中,化石能源制氢通过裂解煤炭或者天然气获得氢气,俗称“蓝氢”。工业副产制氢则是对焦炭、纯碱等行业的副产物进行提纯获取氢气,俗称“灰氢”。
本质上两者的氢气来源仍为传统的化石燃料。虽然通过碳捕捉与封存技术(CCS)可有效降低化石能源制氢过程中产生的碳排放,但长期来看只有可再生能源电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放。
目前可再生能源制氢占比较小,化石能源制氢仍是主要的氢气来源。根据 IRENA 的测算,全球仅有 4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。
而在“富煤、贫油、少气”的能源结构下,目前国内煤制氢的占比超过 60%,电解水制氢的比例则不到 2%。可再生能源制氢仍然任重道远,未来的发展空间巨大。
制约绿氢发展的因素是成本,绿氢生产成本中占比最高的为电力和电解槽,占比分别为50%和40%,所以降低电价和电解槽成本是中国实现绿氢工业化、规模化的两大核心环节。
随着光伏、风电的进一步降本,到 2030 年国内部分可再生资源优势区域,其度电成本达到 0.1-0.15 元/KWh。
电解槽目前单位造价2500元/W;随着更大的槽体、更优质的制造工艺,以及技术环节的精进和材料的优化,有望降至1300元/W。
届时,绿氢成本将从 2020 年的 30.8 元/kg 快速降至 16.9 元/kg,实现与灰氢平价。
这种上游原材料的平价前景一旦达成,意味着氢能源的大规模产业化铺平了道路。
迎接氢能大时代
空客氢能源飞机zeroe
氢能的一个重要应用是氢燃料电池汽车。
国际上,美国、日本氢燃料电池乘用车累计销量(含租赁)超过1万辆。多国在相关规划中提出要推广氢燃料电池乘用车。
如韩国政府于2019年发布的《氢经济路线图》指出,在本土与海外范围推广氢燃料电池轿车,到2022年累计7.9万辆,2040年累计590万辆(本土275万辆),并在出租车领域进行示范应用。
在国内,长城汽车早在2016年6月开始研发燃料电池,在五年时间内通过全面深耕技术研发、扩展市场运营、推进资本助力等方式布局燃料电池汽车高势能领域。
2021年3月发布了最新的氢能战略计划,发布了氢柠技术平台,未来三年预计再投入 30 亿研发,计划达到万辆以上配套规模,首款搭载氢能源乘用车预计 2022 年可以实现量产上市。
上汽集团于2020年9月13日,公布中国汽车行业首个“氢战略”:上汽大通计划在 2025 年前,推出至少十款燃料电池整车产品,上汽捷氢科技已建立起千人以上燃料电池研发运营团队,形成万辆级燃料电池整车产销规模,市场占有率在 10%以上。
氢能源车作为深度脱碳的使者,正向我们缓缓走来,我们要做的是与其签订一份约定,将双碳目标进行到底。
能耗、碳排放的确与经济发展息息相关,通过技术手段解决是各国政府的共同目标,无论技术路径如何变革,最终改善的是环境,受益的是自身。
在全球双碳背景下,各国对氢能源尤为重视,做出了详细的产业规划,一直在不断推进更新中。
技术进步、迭代的速度有可能大幅超出我们的预期,会加速推进产业化的进程。在这个背景下,过度关注眼前,可能会暂时保有经济性,却很可能会让我们错失一个迎接氢能大时代的机会。
来源:澎湃新闻
编辑:阿莱
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