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中外企業強化綠氫領域合作 規模化推廣尚需破解成本與儲能難題
2024/5/16 22:57:17 新聞來源:21世紀經濟報道

21世紀經濟報道記者 繳翼飛 實習生 潘曉霞 北京報道

作為一種清潔能源,氫所具有的商業價值頗為可觀,尤其是在推動各國能源結構轉型升級以及實現全球“碳中和”目標進程中,氫能更可發揮十分重要的作用,氫能首次作為前沿新興產業被寫入《政府工作報告》。無論是政府層麵還是企業層麵,圍繞著氫能開發與利用的腳步都在不斷提速。

5月13日,霍尼韋爾與廣東盛氫製氫設備有限公司(下稱“盛氫製氫”)在北京簽署綠氫產業鏈戰略合作框架協議,正式建立戰略合作夥伴關係。相關負責人告訴21世紀經濟報道,綠氫存在著巨大增長空間,有望率先在化工行業中大規模替代灰氫,但經濟性是製約氫能產業規模化發展的關鍵問題之一。國際上綠氫的成本大概是藍氫和灰氫的兩到三倍,這阻礙了電解水製氫技術的大規模普及。通過本次簽約,雙方企業後續將進一步合作探索綠氫在生產、運輸、使用以及銷售等領域全產業鏈的自動化和數字化升級,尤其是從提升電解槽以及實施電量預測等方法上降低製氫成本,共同解決行業內關鍵問題。

前沿新興氫能加碼布局

氫能是建設現代能源體係、推動綠色低碳轉型的重要一環。據國際氫能委員會的統計,到2050年,全球氫能將在終端能源體係中占比將接近10%,氫能利用可以貢獻全球20%的二氧化碳減排量。

2023年,國家首次出台《氫能產業標準體係建設指南(2023版)》,提出到2025年,基本建立支撐氫能製、儲、輸、用全鏈條發展的標準體係,製修訂30項以上氫能國家標準和行業標準,打通氫能產業鏈上下遊關鍵環節。

今年的政府工作報告更是首次將氫能列入前沿新興產業,明確提出“加快前沿新興氫能、新材料、創新藥等產業發展”。

日前,十四屆全國人大常委會第九次會議對《中華人民共和國能源法(草案)》進行了審議,將氫能正式列入與石油、煤炭、天然氣等同級管理。

在政策支持以及市場需求的共同推動下,我國氫能產業規模逐步擴大。賽迪研究院最新發布的《綠色氫能產業發展白皮書(2024)》(下稱“《白皮書》”)顯示,2023年全國共建成可再生氫能項目58個,產能7.8萬噸/年,較2022年底增長3.7萬噸/年產能,約占全球已建成產能的60%。目前在建可再生能源製氫項目約80個,產能約84.7萬噸/年,建設速度明顯加快,預計2024年我國綠氫建成產能將實現三倍增長。

與之相應的是大量內外資企業加碼布局氫能產業。《白皮書》顯示,目前我國氫能相關企業數量已超過3000家,較2020年翻一番,2023年我國有38家氫能企業進行了融資,氫能領域股權融資投資約88億元。與此同時,許多外企氫能項目也紛紛“落子”中國,2023年,就有彼歐、佛吉亞、博世、林德、空氣產品、現代汽車等多家外企在中國推進氫能項目。

降成本成為氫能大規模推廣關鍵

雖然我國氫能已經初具規模,但整體來看仍處於發展初期。工業和信息化部黨組成員、副部長單忠德近期公開表示,中國氫能產業取得長足進步,已基本構建較為完善的“製、儲、輸、用”全產業鏈,正全麵進入提質增效發展新階段。但氫能產業還處於產業發展初期,技術路線需要進一步收斂。技術路線、發展路徑還有多種可能,產業生態還要進一步健全。

經濟性是製約氫能產業規模化發展的關鍵問題之一,2023年我國氫價有所下降,但下降幅度有限。

中國氫能聯盟數據顯示,2023年氫價生產側指數全國平均水平年均為34.0元/公斤,同比下降1.5元/公斤,消費側指數57.7元/公斤,同比下降1.3元/公斤。

廣東盛氫製氫設備有限公司總經理馮勇表示:“氫氣作為一種關鍵的化工原料和工業氣體,其生產成本一直是製約其廣泛應用的主要因素。目前關注的綠氫生產,特別需要解決成本問題,以有效利用那些未能並入電網的風能和太陽能,即所謂的'棄風棄光'現象。”

“綠氫”,即利用可再生能源發電進行的電解水製氫,相比利用化石燃料製氫的“灰氫”與“藍氫”,從源頭上實現了二氧化碳零排放。

“從前端的製氫來看,當前階段無論是電力成本、電解槽設備成本,還是運行效率方麵,綠氫的成本總體偏高。”霍尼韋爾過程控製部副總裁兼中國總經理趙江表示,國際上綠氫的成本大概是藍氫和灰氫的兩到三倍。

如何突破成本因素的製約?馮勇提出了兩條解決路徑,一是提升電解槽,即水電解製氫的主要設備的適應性,二是實施電量預測與提前預知。

具體來看,堿性電解水製氫是現階段我國發展極為成熟的電解製氫技術,在成本、壽命、規模性和可靠性方麵都具有明顯的優勢,但在與可再生能源耦合、實現波動功率輸入下的高效穩定運行方麵較弱。因此,在外部電源功率波動的情況下,要讓整個電解槽平穩運行的同時,盡可能地提升產量、降低能耗。

“綠氫領域存在著巨大增長空間。”馮勇告訴21世紀經濟報道,與傳統製氫方式的產量相比,綠氫的產量幾乎可以忽略不計,未來還有很大的增長空間。伴隨著後續成本的下降、規模的擴大以及技術的提升,綠氫的最終價格可能更具優勢。另外,後續國內外碳稅的普及,以及碳稅要求的上升也會給綠氫帶來一定的競爭空間。

儲運難題需要管道運輸、技術創新解決

除了生產成本之外,氫能的儲能與運輸也是製約氫能大規模應用的一個難題。目前國內製氫資源分布並不均勻,西部供給富裕,東部需求旺盛,故而氫能的儲運是氫能產業中一個至關重要的環節。

據上海市氫科學技術研究會數據,氫能運輸成本占氫能終端售價的比例高達40%~50%,對氫能的規模化應用至關重要。

目前,我國氫能儲運技術主要包括高壓氣態儲運、管道氫輸送、低溫液態儲運、固氫及有機液氫儲運。其中,以高壓氣態儲氫技術最為成熟和常用,但對設備承壓要求高、單位體積儲氫密度低、安全性較低。

中國石化發布的《中國氫能產業展望報告》顯示,陸上分布式運氫以高壓長管拖車為主,規模化運氫以管道輸送為主。而目前我國加氫站普遍采用“工廠氫提純+高壓長管拖車運輸+加氫站”的模式。這種模式可以節省產業起步投資成本,加快產業鏈建設,然而存在運氫效率低、無法滿足規模化運氫需求、運輸成本高等諸多弊端。

如何破解氫儲運難題?中國科學院院士、國際氫能與燃料電池協會理事長歐陽明高在近期舉辦的中關村論壇上指出,管道運輸將成為未來解決大規模、長距離綠氫運輸的優選方案。

目前,我國也正在推動氫能長距離、大規模輸送體係建設。據中國氫能聯盟數據顯示,2023年,我國已建成運營氫氣管道總長度超150公裏,甘肅玉門油田首條中長距離輸氫管道正式對外輸氫。

與此同時,相關氫能儲運技術也正在研發升級。日前,中國工業氣體工業協會評審通過了一項名為“納米碳鎂基固態氫存儲材料(儲氫棉)”的創新產品,該產品在儲氫量、氫動力學性能等方麵表現出色,或能夠進一步提高氫能經濟性與實用性。

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