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02降本——既是挑战也是机遇
目前可再生能源制氢主要使用电解水制氢,高成本是电解水制氢技术发展的主要挑战。电解水制氢的成本比煤、天然气使用的蒸汽重整制氢和工业副产气纯化制氢高出2~3倍。
电解水制氢技术主要分为碱性水电解槽(ALK)、质子交换膜水电解槽(PEM)和固体氧化物水电解槽(SOE)三类。三种技术的原理及技术特点见图表3。
电解制氢设备居高不下主要包括以下原因:
电解槽中的关键组件(膜、双极)需要大量贵金属材料。以PEM电解槽为例,目前需要使用阴极为铂、阳极侧为铱或钌的材料。各大研究机构正在探索如何在减少所需贵金属量的情况下,保持设备的耐用性。
电解槽设备制造成本较高。电解槽制造所需精度高,自动化程度低,且缺乏相应的质量标准,这使得设备的制造成本较高。
电解水制氢项目规模小,辅助系统成本较高。完整的电解制氢系统除了电解槽设备还需要大量外围辅助设备系统(包括压缩机、泵、缓冲罐、冷却设施等),目前单个项目的电解制氢装机容量相对较小,所需配备的外围组件系统成本占比就相对较高。
降低电解槽及外围设备的成本,和提高制氢系统的效率成为绿氢降本的主要驱动力。根据BCG的测算,如果电解槽设备产量从每年的50件增加至1000件,通过降低材料成本并提高制造的自动化和标准化,就可将制造碱性水电解槽设备的成本降低30~40%,并将外围设备成本减少20~30%,这样整个系统的成本将降至280~350美元/kW。而对于PEM电解槽,则需要将设备成本下降40~50%,外围设备成本下降20~30%,才能将整个系统的成本降至320~400美元/kw。除了降低成本以外,提高效率也是电解槽设备未来的投资方向。例如通过改进材料可以将PEM电解槽的系统效率从60%提高到70%。
降本是电解水制氢的最大挑战,同时也创造了巨大的投资空间。根据BCG的预测,到2050年,全球绿氢产业链中每个环节所需的设备和组件投资总需求将达到2000亿美元/年,其中电解水制氢及外围辅助系统的设备及组件投资需求最高,达到500~600亿美元/年,占总投资需求的1/4。
03前景看好迎来众多投资者入场
据统计,全球目前仅电解槽设备的活跃供应商就超百家,其中2/3是2020年刚刚进入该领域的。另外,目前活跃的电解槽设备制造企业中,有将近半数聚焦发展PEM设备。众多公司选择PEM技术路线,也说明业内普遍认可PEM是最有前景的电解水制氢技术。
总而言之,由于氢能市场细分程度高,并且在商业模式、技术路线和政策支持度等方面都存在一定的不确定性,因此众多已经进入或计划进入氢能市场的企业需要确保拥有核心专业技术,并基于技术、市场、区域等多种因素综合考虑,制定合理的市场进入策略。
04企业进入绿氢市场的建议
目前,在氢能领域出现了众多合作伙伴和合资企业,每个合作伙伴的发展领域和战略目标都不尽相同,总结起来可大体分为以下四类:
优势互补联手扩大规模。这种模式主要是相同应用领域中互补组件制造商之间为了扩大规模而进行的合作。如主要生产燃料电池堆/系统以及高压罐的EKPO FuelCell Technologies公司就是两家汽车零部件制造商Elring Klinger和Plastic Omnium的合资企业。
能力互补合作,构建完整系统。不同领域制造商还可以联合起来利用其互补能力构建完整的制造体系。一般是相关行业内的老牌公司通过与氢能价值链中的零部件供应商合作,以获得专有技术并融合自有资源以占有一定的市场份额。例如,Bosch通过与Power Cell合作,将其生产制造的专业知识和现有客户群与燃料电池的电堆技术相结合。
多方合作构建价值链网络。两个或多个参与者可以形成类似财团的合作伙伴关系,以提供价值链上的各种互联产品。例如,氢动力系统制造商可以通过与开发完整氢生态系统的公司合资来推广他们的产品。例如Hyundai Hydrogen Mobility(Hyundai Motor和H2 Energy的合资企业)与Hydrospider合作制造和租赁基于燃料电池的卡车,并为他们提供必要的加氢站基础设施。
创建本地网络。燃料电池等设备制造商可以与客户合作建立独立的、以本地客户为中心的网络。例如,Plug Power旨在通过其多元化的客户群交叉销售其H2生产、燃料电池和加油技术。
因此以持续稳定增长为目标的公司应专注于氢能产业链中最有前景的环节。尤其是具有核心技术的特定组件(例如阀门)供应商和完整系统(例如电解槽设备、加氢站或移动应用)供应商。而首次进入氢能市场的公司则应尽快寻找潜在合作伙伴并进行投资或并购活动。
因此,氢促会建议已经进入氢能产业链的企业,应考虑通过两种途径来增加其在氢能市场中的份额:一方面可以通过核心技术提升,最大限度的降低成本并提高单个组件的效率;另一方面,企业可以在服务上力求卓越。目前“设备即服务”等新型商业模式正在探索中。例如,有企业计划按小时出租氢动力卡车,还有企业正在为配送中心运营商开发提供用于叉车的燃料电池及加氢基础设备和服务的集成解决方案。
可以预计,这些新型运营模式的探索应用将为氢能产业注入新的活力。
来源:中国产业发展促进会氢能分会
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