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万亿氢能的“黄金梦”,开始照进现实

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万亿氢能的“黄金梦”,开始照进现实

“整体来说,氢能源目前还处于产业发展周期的形成期。”

文|新能源行业观察 和 畅

编辑|秋水

氢能源在应用上又越过了一座山。

近日,我国首艘氢燃料电池动力示范船“三峡氢舟1”号在湖北宜昌首航成功,这标志着氢燃料电池技术在我国内河船舶应用上实现零的突破,也为以后氢能船舶的大规模商业运营打下了基础。

“三峡氢舟1”号由三峡集团所属长江电力、中国船舶第七一二研究所、长江三峡通航管理局、中国船级社等单位共同研发建造,是国内首艘入级中国船级社氢燃料电池动力船。

来源/中国长江航运集团有限公司官网

而它的补给站为“中国三峡绿电绿氢示范站”,是国内首个内河码头型制氢加氢一体站,利用三峡电站发出的清洁电能进行电解水制氢,氢气经过压缩、储存、加注等环节,直接供给氢能源船舶,可实现240公斤/小时的氢气安全快速充装。

在“三峡氢舟1”号上,氢燃料电池将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极,产生的电能将直接驱动船舶。

据悉,“三峡氢舟1”号氢燃料电池动力船是以氢燃料为主、辅以磷酸铁锂电池动力的双体交通船,采用了我国自主开发的氢燃料电池和锂电池动力系统,具有高环保性、高舒适性和低能耗、低噪音等特点,将主要用于三峡库区及三峡、葛洲坝两坝间交通、巡查、应急等工作,预计每年可替代燃油103.16吨,减少二氧化碳排放343.67吨。

对于“三峡氢舟1”号开创的绿色能源新“赛道”,中国能建华北电力设计院有限公司高级工程师田江南对新能源行业观察表示,它会给氢能源领域起到良好的示范作用,更好地推动氢能源领域健康快速发展。

在田江南看来,这艘船用的氢能来自于三峡电站发出的清洁电能进行电解水制氢,属于绿氢,所以氢燃料电池动力船的应用从整个制储运加用环节上都是脱碳的;同时,它也是国内首个内河码头型制氢加氢一体站,也开创了内河码头型制氢加氢一体站先河;另外,它的氢燃料电池额定输出功率达到了500千瓦,这在交通用氢领域属于较高功率。

也难怪在“三峡氢舟1”号首航成功后,众多网友用“‘氢舟’已过万重山”刷屏,表达了对氢能技术突破的喜悦之情。

然而,我国氢能在广泛应用上真的“越过万重山”了吗?

田江南和新能源行业观察接触的其他业内专家均表示,目前来看,我国氢能源应用的产业发展环境尚不健全。“整体来说,氢能源目前还处于产业发展周期的形成期。”

氢能初入黄金发展周期

据田江南介绍,目前我国氢气年产3300万吨,其中80%左右用途为炼油、合成氨、合成甲醇等;剩余20%用途主要为电子、食品、电力、玻璃等;而当做能源来用的氢气目前在交通、发电、建筑、冶金等领域有一些示范,但处于刚刚起步阶段。

尽管氢气用在交通等领域的份额较少,但却对于氢能的发展至关重要。

正如国家电投董事长钱智民在“中德能源转型高端对话”上所说,氢是未来清洁能源的重要组成部分,长远来看,氢能的应用主要在三个领域,交通、合成化工产品和氢发电领域。“氢可以研发生产氢燃料电池,应用于大巴、重卡、工程车等各种各样的车辆上,虽然使用量上未必会很大,但可以让更多人认识氢。”

也有氢能专家表示,氢能源在交通领域的技术突破将有助于缩短氢能源发展周期。

财经评论员张雪峰对此观点表示认可。张雪峰告诉新能源行业观察,交通领域对能源的需求量巨大,如果氢能源在船舶、航空和汽车等交通工具上得到广泛应用,将增加氢能源市场的规模和需求。这有助于推动氢能源产业的发展,吸引更多资金和资源投入,促进技术创新和成本下降。

全联并购公会信息管理委员会专家安光勇则表示,氢能在交通领域的应用突破,有望促使政府、企业和消费者对氢能源的信心增强,进而推动更多的投资和应用。

显然,“三峡氢舟1”号首航成功,再次加强了社会对氢能的关注度。

事实上,随着全球环境问题的不断加剧,可持续发展成为了全社会共同关注的焦点,而氢能作为一种清洁能源,自然备受瞩目。

早在2022年3月,国家发展改革委发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,进一步明确了氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

据《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》数据,截至2022年12月,全球已有42个国家及地区发布了明确的氢能发展战略和规划,这些国家和地区经济总量占世界的比例超过了80%。

所以,2022年被称为全球氢能产业规模化发展的“元年”,全球氢能领域的直接投资达到2500亿美元。

而据不完全统计,我国97家央企中已有43家进入该行业,还有部分有实力的民企、科研机构、大学也在进行相关研究。业内人士认为,未来十年我国氢能产业发展将迎来黄金发展期,绿氢有望加速崛起。

知名经济学家、清华大学中国经济思想与实践研究院院长李稻葵就认为,氢能,是一个新的万亿产业,甚至在3-5年内,有望成为3-10万亿元大产值。

中国氢能联盟也预计,到2025年,我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年,氢气需求量将接近6000万吨,氢能在我国终端能源体系中的占比将超过10%。

中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇进一步表示,“保守估计,2050年,氢在我国终端能源体系占比约10%,2060年占比将达约15%,成为我国能源战略的重要组成部分,氢能将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,带动形成十万亿级的新兴产业”。

如何实现更广泛应用?

毫无疑问,随着技术的不断进步和政策的支持,我国氢能源将迎来更广阔的发展前景。但同时,也有业内专家指出,我国氢能源发展还面临一些挑战和困难,需要继续努力推动技术创新和政策支持,以实现氢能源的可持续发展。

安光勇就认为,要更广泛地应用氢能源,仍需解决一系列挑战。“主要瓶颈包括氢能源的生产、储运、基础设施建设和成本等方面。需要加强产业链合作,推动关键技术的创新,降低生产成本,并建设更完善的氢能基础设施。此外,政府政策的支持和行业标准的制定也是推广氢能源的关键因素。”

正如安光勇所说,氢能储运基础设施发展薄弱是我国氢能产业发展的“卡脖子”环节。当前,氢能储运成本占到“制储输用”全产业链总成本的30-40%。

新能源行业观察在《电动车与氢能源车,哪个才是燃油车的终结者?》一文也提到,我国氢能运输的主要手段是高压气瓶,通常一辆车的有效载荷量约在250公斤左右,导致其运输成本较高。

张雪峰则从氢能在船舶、商用车、乘用车等领域的主要瓶颈层面上,向新能源行业观察表示,氢燃料电池技术还需要进一步发展,以提高其效率和可靠性。

同时,氢储存和供应链的技术也需要进一步完善。另外,降低氢燃料电池系统的制造成本,提高氢制备和储存的效率是重要的发展方向。“当然,为了广泛应用氢能源,需要建设健全的氢气供应网络和加氢站。”

据公开资料显示,建一座加氢站需要投资1200-1500万元。而截至2022年底,我国已经建成310座加氢站,是全球加氢站数量最多的国家。

即便如此,相比较充电站和充电桩,加氢站是“少得可怜”。

不过根据各省级氢能专项规划,预计到2025年,全国将会建成超过700个加氢站。而根据中国石化之前的规划,在“十四五”时期,它们将在全国范围内规划建设1000个加氢站或者油氢合建站。

上海的一位氢燃料汽车车主就曾表示,自己在地图上找加氢站,最近的有100公里,在自己开车去后才发现,它不对外来车开放。该车主就又驱车来到另一处加氢站,加了2.4KG氢,用时不足4分钟。

而说到氢燃料汽车,安全性和续航也是绕不开的热议话题。

中国科学院院士、西安交通大学教授郭烈锦就表示,氢和燃气一样会爆炸,浓度到4-75%,它都有可能爆炸,但氢气的扩散速率最快,在开放空间聚集这样的浓度是很困难的,所以,氢比燃气等都安全。

但南方科技大学清洁能源研究院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科则表示,氢分子是最小的,物理性能上最容易泄露,而作为大城市里的乘用车,都是要进地下车库的,这样的封闭空间,乘用车还是否安全就需要进一步论证了。

在续航方面,上述车主也表示,自己的车满氢状况下只能跑不到300公里,“有一种早期电动汽车的使用感。”

北京的一位网约车司机在谈到氢燃料汽车时表示,一公里成本在8毛钱左右,夏季续航500公里,而冬季有时只能开200多公里,北京之前投放的80辆车,三分之二都退了,因为“根本不赚钱”。

事实上,经过多年的技术发展,氢能已经从过去的每千瓦几千元下降到了2000元以下,此外,我国氢燃料电池汽车的关键材料、零部件等在国产化方面也实现了长足发展。相信氢能每千瓦降到千元以内也是时间问题。

所以在谈到氢能源汽车和电动汽车的发展趋势时,田江南对新能源行业观察表示,氢燃料汽车代表未来,电动汽车是过渡产品。主要原因是,电动汽车没有从根本上解决减碳的问题,电动汽车消耗的是电能,而我国目前电网中的电70%左右是来自于火电。“电动车虽然不排二氧化碳,实际上属于污染转移。另外,电动汽车有很多弊端,如充电时间慢、在低温下里程缩短、动力性不足等问题。”

田江南同时认为,氢能源汽车完美地解决了电动汽车的所有问题。如,氢能源汽车加氢速度快,堪比加油速度;氢能源汽车在低温地区启动没有问题等。重要的是,如果加氢站的氢气属于绿氢,那么制氢到用氢是没有碳排放的。

显然,在清洁和高效方面,氢能稍占上风,但就目前的基建数量和使用成本方面,氢燃料则还有很长的路要走。

就如同明天氢能公司氢能与燃料电池研究院副院长潘永志所说的:如果政策、资本层面对前端制储运的支持和准备,让氢能大范围推广更有效果,燃料电池汽车才能更有未来。令人欣喜的是,随着近期国家标准委与国家发展改革委、工业和信息化部等六部门联合印发了《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》,氢能已经在黄金发展周期大步迈向前。

参考资料:

《国内首艘!中山制造!“三峡氢舟1”号首航成功》,来源:澎湃新闻。

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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“整体来说,氢能源目前还处于产业发展周期的形成期。”

文|新能源行业观察 和 畅

编辑|秋水

氢能源在应用上又越过了一座山。

近日,我国首艘氢燃料电池动力示范船“三峡氢舟1”号在湖北宜昌首航成功,这标志着氢燃料电池技术在我国内河船舶应用上实现零的突破,也为以后氢能船舶的大规模商业运营打下了基础。

“三峡氢舟1”号由三峡集团所属长江电力、中国船舶第七一二研究所、长江三峡通航管理局、中国船级社等单位共同研发建造,是国内首艘入级中国船级社氢燃料电池动力船。

来源/中国长江航运集团有限公司官网

而它的补给站为“中国三峡绿电绿氢示范站”,是国内首个内河码头型制氢加氢一体站,利用三峡电站发出的清洁电能进行电解水制氢,氢气经过压缩、储存、加注等环节,直接供给氢能源船舶,可实现240公斤/小时的氢气安全快速充装。

在“三峡氢舟1”号上,氢燃料电池将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极,产生的电能将直接驱动船舶。

据悉,“三峡氢舟1”号氢燃料电池动力船是以氢燃料为主、辅以磷酸铁锂电池动力的双体交通船,采用了我国自主开发的氢燃料电池和锂电池动力系统,具有高环保性、高舒适性和低能耗、低噪音等特点,将主要用于三峡库区及三峡、葛洲坝两坝间交通、巡查、应急等工作,预计每年可替代燃油103.16吨,减少二氧化碳排放343.67吨。

对于“三峡氢舟1”号开创的绿色能源新“赛道”,中国能建华北电力设计院有限公司高级工程师田江南对新能源行业观察表示,它会给氢能源领域起到良好的示范作用,更好地推动氢能源领域健康快速发展。

在田江南看来,这艘船用的氢能来自于三峡电站发出的清洁电能进行电解水制氢,属于绿氢,所以氢燃料电池动力船的应用从整个制储运加用环节上都是脱碳的;同时,它也是国内首个内河码头型制氢加氢一体站,也开创了内河码头型制氢加氢一体站先河;另外,它的氢燃料电池额定输出功率达到了500千瓦,这在交通用氢领域属于较高功率。

也难怪在“三峡氢舟1”号首航成功后,众多网友用“‘氢舟’已过万重山”刷屏,表达了对氢能技术突破的喜悦之情。

然而,我国氢能在广泛应用上真的“越过万重山”了吗?

田江南和新能源行业观察接触的其他业内专家均表示,目前来看,我国氢能源应用的产业发展环境尚不健全。“整体来说,氢能源目前还处于产业发展周期的形成期。”

氢能初入黄金发展周期

据田江南介绍,目前我国氢气年产3300万吨,其中80%左右用途为炼油、合成氨、合成甲醇等;剩余20%用途主要为电子、食品、电力、玻璃等;而当做能源来用的氢气目前在交通、发电、建筑、冶金等领域有一些示范,但处于刚刚起步阶段。

尽管氢气用在交通等领域的份额较少,但却对于氢能的发展至关重要。

正如国家电投董事长钱智民在“中德能源转型高端对话”上所说,氢是未来清洁能源的重要组成部分,长远来看,氢能的应用主要在三个领域,交通、合成化工产品和氢发电领域。“氢可以研发生产氢燃料电池,应用于大巴、重卡、工程车等各种各样的车辆上,虽然使用量上未必会很大,但可以让更多人认识氢。”

也有氢能专家表示,氢能源在交通领域的技术突破将有助于缩短氢能源发展周期。

财经评论员张雪峰对此观点表示认可。张雪峰告诉新能源行业观察,交通领域对能源的需求量巨大,如果氢能源在船舶、航空和汽车等交通工具上得到广泛应用,将增加氢能源市场的规模和需求。这有助于推动氢能源产业的发展,吸引更多资金和资源投入,促进技术创新和成本下降。

全联并购公会信息管理委员会专家安光勇则表示,氢能在交通领域的应用突破,有望促使政府、企业和消费者对氢能源的信心增强,进而推动更多的投资和应用。

显然,“三峡氢舟1”号首航成功,再次加强了社会对氢能的关注度。

事实上,随着全球环境问题的不断加剧,可持续发展成为了全社会共同关注的焦点,而氢能作为一种清洁能源,自然备受瞩目。

早在2022年3月,国家发展改革委发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,进一步明确了氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

据《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》数据,截至2022年12月,全球已有42个国家及地区发布了明确的氢能发展战略和规划,这些国家和地区经济总量占世界的比例超过了80%。

所以,2022年被称为全球氢能产业规模化发展的“元年”,全球氢能领域的直接投资达到2500亿美元。

而据不完全统计,我国97家央企中已有43家进入该行业,还有部分有实力的民企、科研机构、大学也在进行相关研究。业内人士认为,未来十年我国氢能产业发展将迎来黄金发展期,绿氢有望加速崛起。

知名经济学家、清华大学中国经济思想与实践研究院院长李稻葵就认为,氢能,是一个新的万亿产业,甚至在3-5年内,有望成为3-10万亿元大产值。

中国氢能联盟也预计,到2025年,我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年,氢气需求量将接近6000万吨,氢能在我国终端能源体系中的占比将超过10%。

中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇进一步表示,“保守估计,2050年,氢在我国终端能源体系占比约10%,2060年占比将达约15%,成为我国能源战略的重要组成部分,氢能将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,带动形成十万亿级的新兴产业”。

如何实现更广泛应用?

毫无疑问,随着技术的不断进步和政策的支持,我国氢能源将迎来更广阔的发展前景。但同时,也有业内专家指出,我国氢能源发展还面临一些挑战和困难,需要继续努力推动技术创新和政策支持,以实现氢能源的可持续发展。

安光勇就认为,要更广泛地应用氢能源,仍需解决一系列挑战。“主要瓶颈包括氢能源的生产、储运、基础设施建设和成本等方面。需要加强产业链合作,推动关键技术的创新,降低生产成本,并建设更完善的氢能基础设施。此外,政府政策的支持和行业标准的制定也是推广氢能源的关键因素。”

正如安光勇所说,氢能储运基础设施发展薄弱是我国氢能产业发展的“卡脖子”环节。当前,氢能储运成本占到“制储输用”全产业链总成本的30-40%。

新能源行业观察在《电动车与氢能源车,哪个才是燃油车的终结者?》一文也提到,我国氢能运输的主要手段是高压气瓶,通常一辆车的有效载荷量约在250公斤左右,导致其运输成本较高。

张雪峰则从氢能在船舶、商用车、乘用车等领域的主要瓶颈层面上,向新能源行业观察表示,氢燃料电池技术还需要进一步发展,以提高其效率和可靠性。

同时,氢储存和供应链的技术也需要进一步完善。另外,降低氢燃料电池系统的制造成本,提高氢制备和储存的效率是重要的发展方向。“当然,为了广泛应用氢能源,需要建设健全的氢气供应网络和加氢站。”

据公开资料显示,建一座加氢站需要投资1200-1500万元。而截至2022年底,我国已经建成310座加氢站,是全球加氢站数量最多的国家。

即便如此,相比较充电站和充电桩,加氢站是“少得可怜”。

不过根据各省级氢能专项规划,预计到2025年,全国将会建成超过700个加氢站。而根据中国石化之前的规划,在“十四五”时期,它们将在全国范围内规划建设1000个加氢站或者油氢合建站。

上海的一位氢燃料汽车车主就曾表示,自己在地图上找加氢站,最近的有100公里,在自己开车去后才发现,它不对外来车开放。该车主就又驱车来到另一处加氢站,加了2.4KG氢,用时不足4分钟。

而说到氢燃料汽车,安全性和续航也是绕不开的热议话题。

中国科学院院士、西安交通大学教授郭烈锦就表示,氢和燃气一样会爆炸,浓度到4-75%,它都有可能爆炸,但氢气的扩散速率最快,在开放空间聚集这样的浓度是很困难的,所以,氢比燃气等都安全。

但南方科技大学清洁能源研究院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科则表示,氢分子是最小的,物理性能上最容易泄露,而作为大城市里的乘用车,都是要进地下车库的,这样的封闭空间,乘用车还是否安全就需要进一步论证了。

在续航方面,上述车主也表示,自己的车满氢状况下只能跑不到300公里,“有一种早期电动汽车的使用感。”

北京的一位网约车司机在谈到氢燃料汽车时表示,一公里成本在8毛钱左右,夏季续航500公里,而冬季有时只能开200多公里,北京之前投放的80辆车,三分之二都退了,因为“根本不赚钱”。

事实上,经过多年的技术发展,氢能已经从过去的每千瓦几千元下降到了2000元以下,此外,我国氢燃料电池汽车的关键材料、零部件等在国产化方面也实现了长足发展。相信氢能每千瓦降到千元以内也是时间问题。

所以在谈到氢能源汽车和电动汽车的发展趋势时,田江南对新能源行业观察表示,氢燃料汽车代表未来,电动汽车是过渡产品。主要原因是,电动汽车没有从根本上解决减碳的问题,电动汽车消耗的是电能,而我国目前电网中的电70%左右是来自于火电。“电动车虽然不排二氧化碳,实际上属于污染转移。另外,电动汽车有很多弊端,如充电时间慢、在低温下里程缩短、动力性不足等问题。”

田江南同时认为,氢能源汽车完美地解决了电动汽车的所有问题。如,氢能源汽车加氢速度快,堪比加油速度;氢能源汽车在低温地区启动没有问题等。重要的是,如果加氢站的氢气属于绿氢,那么制氢到用氢是没有碳排放的。

显然,在清洁和高效方面,氢能稍占上风,但就目前的基建数量和使用成本方面,氢燃料则还有很长的路要走。

就如同明天氢能公司氢能与燃料电池研究院副院长潘永志所说的:如果政策、资本层面对前端制储运的支持和准备,让氢能大范围推广更有效果,燃料电池汽车才能更有未来。令人欣喜的是,随着近期国家标准委与国家发展改革委、工业和信息化部等六部门联合印发了《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》,氢能已经在黄金发展周期大步迈向前。

参考资料:

《国内首艘!中山制造!“三峡氢舟1”号首航成功》,来源:澎湃新闻。

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