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鋰電、光伏“迷失”,氫能悄然崛起

2022-09-20 08:50:09 英才商業   作者: 張賀  

“新的第四次工業革命是以什么推動的?我們看到的是數字技術,智能技術,包括生物科技和新材料,但是真正的動力是新能源。”在《英才影響力》的直播節目中,曾先后掌舵中海油和中石化的傅成玉這樣說。

不過,近兩年備受矚目的新能源賽道,卻上演了一出“冰與火之歌”。缺陷明顯的鋰電、光伏、風能氣勢如虹,誕生了一個又一個千億市值公司,而被稱為“21世紀終極能源”的氫能卻反而落寞不已。

風光過后,我們看到電動車、鋰電池企業為碳酸鋰打工,看到硅料暴漲大大吞噬組件環節的利潤,看到風電迷失在過去兩年的搶裝潮。而正當大家為此苦尋解脫之道的時候,氫能悄悄站了起來。

終極能源

電動車的尷尬源于上游原材料的有限性,而光伏除了同樣受困于原材料,還與風電一樣受天氣、時間影響大,不穩定、不持續。不僅如此,鋰電池、光伏還存在固體廢棄物、廢水污染等問題,鋰電池回收劣幣驅逐良幣的情況至今也沒有解決辦法。

相比之下,氫能雖不至于取之不盡用之不竭,但受制于主要原材料的可能性要微乎其微。同時,風光資源豐富的地區與用電量較大的地區不匹配,電網消納和儲存都存在一定問題。而氫能則不受時間限制,受地域的影響也極小,氣態、液態、固態三種儲存形式也比光伏、風電更豐富,長期儲存也不影響質量和使用。而且氫能是真正的綠色能源,不像鋰電池、光伏一樣需要通過回收等手段來“擦屁股”。

隆基綠能的董事長李振國就表示,“氫在元素周期表排名第一位,是宇宙中最多的元素,占到宇宙質量中75%以上。”“氫氣的能量密度是汽油的3倍,是焦炭的4.5倍,氫氣與氧氣燃燒或者發生電化學反應,生成的是水,所以氫是一種清潔高效的二次能源。”

不僅如此,電動車的發展不僅需要充電樁、換電站等基礎設施配合,充電速度也要有保證。而新建的基礎設施除了需要占用新的資源外,其經營及后期維護也都需要磨合。

與充電樁不同,氫能除了直接新建單一的加氫站外,還可以有油-氫合建站、CNG-氫合建站以及LNG-氫合建站等合建方式,利用現有的基礎設施,同時在很大程度上避免了選址、審批等成本,維護上也可以使用現有人員和設施,商業模式不需要從新探索。

更重要的是,氫能的應用并不局限。

根據碳排放交易網,二氧化碳的主要排放源為工業(68.1%左右)、建筑(17.6%左右)和交通(10.2%左右)。要實現碳中和,不能忽視工業領域。顯然,鋰電池和光伏、風能很難解決工業領域的碳排放問題。

而氫能不僅可以像光伏、風能一樣發電,像鋰電池一樣用于交通領域,同時也可作為冶金、化工等工業領域的燃料使用。艾瑞咨詢曾做過測算,預計到2060年,我國氫氣利用結構中工業占比最大,約為60%,其次才是占比31%的交通領域。

供給不受限,應用尤其廣,這對于深受油價上漲之苦、依賴能源進口的中國來說,意義非凡。

技術掣肘

“終極能源”有兩層含義,除了天然優勢以外,也表明目前還不能大規模應用。事實也確實如此。

在《英才影響力》節目中,傅成玉表示,這一次新能源革命是和第四次工業革命相伴生的。前三次工業革命我們沒有及時跟上,這次中國有機會在新能源領域、科技領域引領第四次工業革命,這里面的關鍵則是技術。

而氫能之所以沒有獲得顯著的發展,直接原因是成本高,根本原因還是技術不夠成熟。這體現在從制氫、儲運、加氫到應用的全過程,其中儲運和加氫十分關鍵,這也是此前二級市場炒作最熱的環節。京城股份就曾在去年底,因為儲氫瓶短短一個月左右上漲了3倍。

氫氣的制取主要有三種方式:化石原料(石油、天然氣、煤炭)制氫、工業副產氫和電解水制氫。前兩個稱為灰氫,在灰氫基礎上應用碳捕捉技術則為藍氫,可再生能源電解水制氫為綠氫。很明顯,實現碳中和最需要的是綠氫。

我國是全球第一大產氫國,2021年氫氣產量約 3300 萬噸,制氫工業體系比較成熟。不過目前主要還是灰氫,綠氫占比不足5%。未來隨著光伏、風電裝機規模的不斷增加,綠氫的發展潛力將會逐步釋放。只是降本不會一蹴而就,《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》預計到2030年我國可再生能源制氫才有望實現平價。

儲運是掣肘氫能源發展的重要一環。因為氫在常溫下為氣態,體積能量密度僅為天然氣的1/3、硬煤的1/20,所以在儲運時更需要壓縮密度來提高運輸效率。這就涉及到什么運輸方式最有效率,壓縮到什么程度既安全又經濟的問題。

在三種儲運形態中,氣態儲運主要有高壓氣態儲運(即長管拖車)和管道運輸,液態儲運包括液氫槽罐車、液氫儲罐,固態儲運包括儲氫金屬和稀土儲氫材料。目前長管拖車是國內外最成熟的儲運方式,在我國占比超過90%。液氫儲運僅用于航空和軍事,暫時未推廣民用,固態儲運則還處于試驗階段。

以應用最廣的長管拖車為例,雖然成本較低、壓縮過程耗能低、釋放簡單快速,但也存在體積儲氫密度極低的缺陷,同時也有泄漏、爆炸的安全風險。當前我國長管拖車工作壓力僅為 20~25MPa,單車氫氣裝載量在 350~400 公斤,成本隨著運輸距離而增加,經濟半徑只有120~150 公里。也就是穩定性還需要提高,暫時也不夠經濟。

加氫站之于氫能源車,就像充電樁之于電動車、加油站之于燃油車,沒有加氫站,氫能源車寸步難行。加氫站建設成本包括氫氣壓縮機、儲氫罐、加氫機、管道及閥門、站控系統以及土建成本等。中商產業研究院數據顯示,在不考慮土地成本的情況下,一座加注能力為 500kg/d 的固定式加氫站,投資規模達到 1200 萬元,相當于傳統加油站的2-3 倍。

關鍵設備是加氫站不可承受之重。以目前我國建設最多的外供氫加氫站為例,其核心設備氫氣壓縮機、站用儲氫容器、加氫機約占 500kg/d 外供氫加氫站建設總成本的58%,其中氫氣壓縮機、加氫槍仍為進口產品把控,而氫氣壓縮機占到建設成本的30%左右。

還有關鍵的燃料電池。作為能量轉化系統,燃料電池是氫能源發展的核心,被譽為繼水電、火電、核電之后的第四種發電技術。可以說沒有燃料電池,以上關于氫能的一切都很難商業化。與純電動汽車、傳統燃油車相比,燃料電池汽車具有燃料熱值高、溫室氣體排放低、燃料加注時間短、續航里程高等優點,比較適合中長距離或重載運輸。因此,商用車或重卡就成了燃料電池發展的突破口。

但是燃料電池汽車對低溫性能要求和動力系統成本都比較高,再加上基礎設施缺乏等原因,至今也沒有實現大規模推廣。2022 年 1-7 月我國燃料電池汽車產銷分別完成 2094 輛和 1633 輛,這還是在銷量同比增長130%的情況下實現的。

與此同時,核心零部件電堆、雙極板、質子交換膜、膜電極等都具有較高的技術壁壘,需要企業持續投入較高的研發費用。而在商業化前景不明的情況下,企業生存狀況面臨不小挑戰,從燃料電池龍頭億華通的業績和股價走勢就不難理解。

政、企發力

電動車這兩年的迅猛發展給我們一個啟示,即一個產業只有實現了商業化才算真正步入正軌,也才會迸發出真正的活力。但要實現商業化,需要政策呵護、產業發力,最好還能有明星企業的帶動。電動車正是在持續的政策補貼、鼓勵之下,鋰電池、整車廠等產業各界共同創新,再加上特斯拉的帶動及鯰魚效應,這才有今天電動車對汽車產業的重構。

這些故事也正在氫能領域上演。

首先,過去幾年不曾缺失的政策,在今年更密了。今年3月,發改委、能源局聯合發布《氫能產業發展中長期規劃(2021-2025年)》(簡稱“《規劃》”),認定氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體,以及戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

《規劃》提出,到2025年要初步建立以工業富產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。實現燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設一批加氫站。可再生能源制氫量達到 10-20 萬噸/年,成為新增氫能消費的重要組成部分,實現二氧化碳減排 100-200 萬噸/年。到 2035 年,形成氫能產業體系,構建涵蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態。

不僅如此,各地也在爭先恐后布局氫能,生怕落后。其中包括享盡電動車紅利的特斯拉中國工廠所在地上海。

一個月前,新華網報道上海市發改委、上海市經信委等部門印發了《關于支持中國(上海)自由貿易試驗區臨港新片區氫能產業高質量發展的若干政策》。該文件顯示,上海將在臨港加快推進多個氫能示范項目推廣落地,其中包括加大氫能在特色交通領域推廣應用、開展海上風電制氫示范、規劃建設領先的氫能港口、建設氫貿易基地和氫交易平臺等。

根據此前上海市氫能產業發展中長期規劃(2022-2035 年),上海計劃到 2025 年建設各類加氫站 70 座左右,培育 5-10 家具有國際影響力的獨角獸企業,燃料電池汽車保有量突破 1 萬輛,氫能產業鏈產業規模突破 1000 億元。

不止上海,北京、廣東、安徽、河南和山東等地也都于今年出臺了與氫能源相關的方案和規劃。其中,北京計劃到 2025 年前氫燃料電池汽車累計推廣量突破 1 萬輛,山東和河南均計劃到2025 年氫能產業規模超過 1000億元。

政策搭臺,企業唱戲。

央企在氫能的動作十分矚目。今年1月,中國能建注資50億元成立中能建氫能源有限公司,統籌氫能業務發展,打造氫能全產業鏈和一體化發展平臺。7月6日,中國能建設計的國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站在安徽六安投運,標志著我國首次實現兆瓦級制氫-儲氫-氫能發電的全鏈條技術貫通。

還有中國石化。去年11月30日,中石化宣布我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目正式啟動建設。這是全球在建的最大光伏綠氫生產項目,投產后年產綠氫可達2萬噸。9月2日,中國石化發布實施氫能中長期發展戰略,表示將加快打造中國第一氫能公司,遠期力爭成為世界領先的氫能公司。

據了解,目前超過1/3的央企已經在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈的布局。

如果說央企的布局一定程度上是政治使命的話,那么新能源民企的布局就更有指向性了。

2021年3月,光伏巨頭隆基正式成立氫能公司,隆基董事長李振國親自擔任隆基氫能董事長兼總經理,后來李振國還專門發文予以解釋。同年10月,首臺大型電解水制氫設備下線。李振國在2022清華大學“碳中和經濟”論壇介紹,隆基氫能將在今年1.5GW產能基礎上,建立起更大規模電解水制氫的設備裝備能力。同時研究用光伏這種間歇式綠電進行間歇式電解水制氫的應用。

不止隆基,陽光電源、晶科、協鑫、林洋能源等光伏巨頭也都紛紛進入氫能產業,風機龍頭金風科技、明陽智能也毫不掩飾在氫能的野心。即便是當前風頭正盛的比亞迪,也早已申請了燃料電池相關專利。企查查顯示,比亞迪已獲得授權的燃料電池相關專利有44項之多,涉及雙極板、膜電極、儲氫裝置等。

雖然當前氫能暫時還沒有特斯拉這樣的明星企業,但在國家、地方、央企、民企的共同努力下,產業的發展不會慢,明星企業也將從中脫穎而出。電動車走過的路,天然稟賦更好的氫能源也一定能走好。




責任編輯: 李穎