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據(jù)7月16日國(guó)新辦2021年上半年中央企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況舉行新聞發(fā)布會(huì)介紹，現(xiàn)在超過三分之一的中央企業(yè)已經(jīng)在制定包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的布局。

氫能是替代化石能源實(shí)現(xiàn)碳中和的重要選擇。截止2020年底，我國(guó)氫能產(chǎn)量和消費(fèi)量均已突破 2500 萬噸，氫燃料電池汽車保有量為7355多輛，已建成加氫站128座。

 

《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2020》預(yù)計(jì)，到2050年，氫能在交通運(yùn)輸、儲(chǔ)能、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域廣泛使用，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過10萬億元，全國(guó)將進(jìn)入氫能社會(huì)。

 

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

 

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游制氫—中游儲(chǔ)運(yùn)—下游應(yīng)用組成。

 

氫能產(chǎn)業(yè)鏈

 

 

上游制氫

 

氫能源按生產(chǎn)來源劃分，可以分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。

目前，我國(guó)氫氣主要來自灰氫。未來與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制綠氫將成為發(fā)展趨勢(shì)。

制氫成本與原料價(jià)格關(guān)系最大。雖然綠氫是未來的主流，但目前電解水制氫成本最高，制氫1公斤耗電約35~55度左右，所以水解制氫成本取決于電價(jià)高低。

 

三種制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)及成本

 

我國(guó)風(fēng)光已經(jīng)進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)階段，在清潔能源基地配備制氫產(chǎn)業(yè)，不僅有效減少棄風(fēng)棄光率，還可以降低新能源制氫的電價(jià)成本，一舉多得。

 

中游儲(chǔ)運(yùn)

 

氫氣儲(chǔ)存方面，在未來有大規(guī)模氫氣存儲(chǔ)需求的可能性下，利用鹽?/巖洞進(jìn)行氫氣儲(chǔ)存（配合管網(wǎng)運(yùn)輸）是大規(guī)模氫氣儲(chǔ)存的最佳方式（低成本、高可行性），但是該類儲(chǔ)存方式受到天然地理?xiàng)l件的直接制約，對(duì)于天然鹽礦床資源缺乏區(qū)域并不具備可行性；目前在氫氣用量相對(duì)較小且運(yùn)輸半徑有限的情況下，采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)存在經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性上最優(yōu)，而隨著技術(shù)的進(jìn)步和運(yùn)輸半徑的提升，液氫儲(chǔ)運(yùn)將具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力。

資料來源：《Making the Hydrogen Economy Possible》（ETC）

 

氫能運(yùn)輸方面，目前主要運(yùn)輸手段有三種，即高壓氣氫、低溫液氫、管道輸氫，其中高壓氣氫運(yùn)輸是現(xiàn)下主流的運(yùn)輸方式。

 

氫能運(yùn)輸成本與儲(chǔ)運(yùn)距離和儲(chǔ)運(yùn)量有密切關(guān)系。短距離低用量（城市內(nèi)）適合高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，但是需要高壓容器的投資建設(shè)；中距離低用量（城際間）適合液氫儲(chǔ)運(yùn)，但是仍需要技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)降本；長(zhǎng)距離高用量（洲際間）適合管網(wǎng)運(yùn)輸，但是需要高額的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資。

 

資料來源：《Making the Hydrogen Economy Possible》（ETC）

 

加氫站作為氫能產(chǎn)業(yè)上游制、中游儲(chǔ)與下游應(yīng)用市場(chǎng)的樞紐，加氫站的數(shù)量和布局直接影響著氫能的儲(chǔ)運(yùn)成本。

 

中國(guó)加氫站分布圖（截止2021年1月）

 

目前我國(guó)建設(shè)一個(gè)日均加氫量500kg的35MPa固定式加氫站的建設(shè)成本約1200萬元（對(duì)應(yīng)單位投資2.4萬元/kg·d）。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段主要為外供氫高壓氫氣加氫站，其最為重要、成本占比最高的是三大系統(tǒng)——壓縮、儲(chǔ)氫及加氫系統(tǒng)。

 

來源：《中國(guó)氫能發(fā)展路線圖1.0》（中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)）

 

佛山市全國(guó)加氫站最多的城市，在加氫站的建設(shè)上也走在前列。為解決氫能短缺和運(yùn)輸問題，佛山探索建設(shè)了全國(guó)首個(gè)綜合能源制氫加氫加氣一體化站。

 

佛燃能源南莊制氫加氫加氣一體化站于2020年12月28日開工，是集天然氣制氫、光伏發(fā)電耦合電解水制氫、加氫、加氣等功能于一體的綜合能源供應(yīng)站，屬于站內(nèi)制氫-加氫母站，日制氫加氫能力達(dá)到1000公斤，可滿足100輛氫能公交的使用需求。

 

由于一體化站無需長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸、無裝卸車環(huán)節(jié)，因而無運(yùn)輸成本、無運(yùn)輸裝卸安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于降低終端用氫成本和減少城市道路運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)有積極作用。這一模式也為全國(guó)加氫站建設(shè)提供了參考價(jià)值。

 

下游應(yīng)用

 

氫能的下游應(yīng)用市場(chǎng)主要有工業(yè)、交通、儲(chǔ)能三大場(chǎng)景。其中交通將是氫能消費(fèi)的重要突破口。氫燃料汽車發(fā)展方面，目前是以政策引導(dǎo)的區(qū)域市場(chǎng)模式，由“短期示范——公交、物流領(lǐng)域示范運(yùn)行——城市群示范”，逐步邁入商業(yè)化推廣階段。

根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，2050年氫能在中國(guó)終端能源體系中占比至少達(dá)到 10%，氫氣需求量接近6000萬噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例19%，燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到520萬輛/年。

 

氫燃料電池車具有能量密度高、安全、舒適等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池的能量密度高，可達(dá)0.5-1.0kWh/kg，特別適合重載車。電堆與氫罐是分開的，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性，電堆不易產(chǎn)生爆炸。氫燃料電池車在續(xù)駛里程、加氫時(shí)間、駕駛舒適性均可與燃油車接近。目前，氫燃料電池車必須解決購置和使用成本較高的問題，經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。

 

 

目前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)貴，導(dǎo)致一輛車售價(jià)是燃油車的三倍左右，鋰電池車的1.5-2.0倍

 

加氫站的建設(shè)費(fèi)用高達(dá)1200-1500萬元。

 

在加氫站的加氫費(fèi)用每公斤高達(dá)60-80元，只有降到40元以下才具備與燃油車競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)。

 

因此，要實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的成本和氫氣的成本，同時(shí)降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。

 

氫能產(chǎn)業(yè)全景圖譜

 

中央企業(yè)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的主要參與者。此外，在上游制氫環(huán)節(jié)，參與者還有陽光電源、隆基股份等光伏龍頭企業(yè)，探索光伏制氫項(xiàng)目。

氫能產(chǎn)業(yè)全景圖譜如下：

結(jié)語

 

由于氫能生產(chǎn)主要分布在西北和華北地區(qū)，而氫能的下游應(yīng)用市場(chǎng)主要在華東、南方等發(fā)達(dá)城市，這導(dǎo)致了產(chǎn)銷矛盾突出，消費(fèi)端用氫成本上漲，氫儲(chǔ)運(yùn)問題成為現(xiàn)階段制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。

隨著佛山制氫加氫一體化站、中石化光氫油綜合能源站等探索，氫能產(chǎn)業(yè)向綜合能源站發(fā)展，就近消納的發(fā)展模式，或許可以破解當(dāng)前困境，實(shí)現(xiàn)降本提效。