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中国能建广东院任畅翔:到2050年国内绿氢制备成本可降至10元/kg

2022-07-30 07:29来源:北极星电力网关键词:绿氢氢能第四届综合能源大会收藏点赞

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对于绿氢的投资价值,我们认为,能源电价、电解槽成本下降、制氢效率提升等多重因素驱动下,到2050年国内绿氢制备成本可降至10元/kg。

——中国能建广东院经济研究中心副部长任畅翔《碳中和背景下氢能的发展方向和投资机遇分析》

2022年7月28日,北极星电力网主办的“2022第四届综合能源服务产业创新发展大会”在长沙召开。大会以资深行业专家解读行业发展现状、综合能源服务成功案例经验分享、优秀技术方案交流研讨为主要内容,为相关企业提供沟通交流、开拓商机搭建平台,共同构建零碳能源服务生态圈,引领综合能源服务产业创新发展。

点击查看大会全部直播》》》

讲话重点摘录如下:

国际氢能的发展

从全球来说,氢能产业在各个国家引起了高度的关注,包括欧洲、韩国、日本、美国,从国家战略层面都提出氢能的发展政策。

通过总结上述国家主要的战略趋势和分析,得出来以下几个小结:

第一,提高制氢产能成为各国氢能战略发展主线,但制氢路径存在差异;如欧盟、德国和日本都将可再生能源制氢(绿氢)作为未来发展方向,美国提出氢制备不局限于可再生能源,强调充分利用国内各种资源实现。

第二,氢能产业发展路径具有明确的阶段性特征,发展方向各有侧重;如欧盟和德国采用渐进发展方式,逐步由灰氢向绿氢过渡。短期聚焦于基础设施建设,推进混合输氢管网运营和大规模电解槽部署。美国战略布局包括市场创造阶段的多来源制氢以及规模应用阶段的全领域覆盖。

第三,在氢储运方面,管网运输将成为未来主流运输形式。日本聚焦于氢输运船舶领域,目标在全球范围率先实现商用,并出口相关设备和关键技术;欧盟和德国推进供电、供热和天然气基础设施交叉融合,开展氢气专输管网建设和天然气-氢气混输管网改造;美国创新性提出化学氢载体方式。

双碳目标下,中国氢能的战略定位

2022年3月23日,国家发改委和能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。氢能是一种来源广泛、能量密度高、可规模化存储、环保低碳、应用场景丰富的二次能源,发展氢能对保障国家能源安全、促进能源清洁转型、实现绿色双碳目标、推动相关新兴产业发展具有重要意义。

2050年,低碳氢和氢基燃料在全球终端能源使用总量中的份额之和将在2050年达到13%。氢和氨还将为具备灵活性的电力系统提供重要的低排放能源,并在2050年贡献发电总量的 2%,这足以使电力部门成为驱动氢需求的重要力量。

近零排放情境下,氢的需求量和生产路线都将发生根本性变化。2050年的需求量将增加近五倍,达到5.3亿吨,其中一半用于重工业(主要是钢铁和化学品生产)和交通运输部门;30%转化为其他氢基燃料,包括氨、合成煤油以及合成甲烷;17%用于燃气发电厂,以平衡太阳能光伏和风力发电的增加,并提供季节性储存。到2050年,氢基燃料总体将占全球终端能源需求的13%。

基于双碳目标下氢能的战略定位,从氢电协同的角度来看,氢能为什么战略定位是提升的。首先氢能在能源生产侧可以作为氢储能来调峰;也可作为媒介进行综合能源;在能源消费侧又可作为二次能源,也可作为清洁工业原料。

氢能特有的原则,氢能是集中式可再生能源大规模、长周期储存最佳途径。

接下来,氢能发电是跨季节、跨地域、长周期的一个重要的调节方式,对于未来电力系统来说,它是一个稳定的、周期性的储能调节的重要角色。同时掺氢发电&燃氢发电机组,提供跨季节、长周期的电力电量调节,弥补电化学储能等新型储能的技术不足。

能源生产领域,它是一个灵活智慧的能源载体,制氢在电网层面,电网多余的这部分电是可以通过电解水来制氢,制氢通过氢燃料电池又可以反哺到电网,同时在热网领域它可以通过热电联供的系统供热,还可以满足园区的氢气和氧气的需求。在气网领域,它可以以天然气掺氢方式参与到天然气运输。

整体来说,氢能的耦合作用较强,多能互补的综合能源系统,最重要的媒介,也是能源互联网的关键节点。

氢能在碳排领域中的重要角色,现阶段,工业排放占到中国能源二氧化碳总量的24%,交通领域是占到11%,中国重工业规模较大,水泥、粗钢产量占到全世界总量的60%,重要工业化学品产量占到全世界的30%。

重工业是能源需求和消费的一个重要来源,因此钢铁、水泥、化工行业将需要优先考虑低碳、氢能和生物质燃料来替代传统的燃煤角色。

氢在双碳目标下,它的需求总量在1.2到1.6亿吨,消费占比20%到25%。

现阶段氢大规模发展的制约因素有哪些?主要包括关键领域技术成本、安全可持续利用、基础配套设施建设、全产业链系统部署4点。

氢能产业技术分析

在氢能产业技术分析上,氢能后续投资机会有哪些?

氢产业包括制备、储运和配送,燃料电池组件及应用场景。

制氢,短中期化石能源制氢和工业副产氢将成为我国氢气供给的主要来源;对于制氢技术路线的发展,还是倾向于电解水制氢。

不同的制氢方式,通过成本对比发现,电解水制氢成本较高,电价为0.6元/kwh时,电解水制氢成本达到40元/kg。电解水制氢基本可以实现零碳排放,但目前产量小。天然气制氢由于我国天然气资源紧缺、对外依存度较高以及定价等问题发展受限;煤制氢技术发展成熟,但污染物和碳排放强度高;成本方面,目前煤制氢和工业副产氢的成本较低;因此在电解水制氢发展初期,化石能源制氢和化工工业副产氢将成为我国氢气供给的主要来源。

下一代的技术趋势是高温电解趋势,未来大规模发展绿电制氢,电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值。

对于绿氢的投资价值,我们认为,能源电价、电解槽成本下降、制氢效率提升等多重因素驱动下,到2050年国内绿氢制备成本可降至10元/kg。

在来看氢储运,良好的氢气运输方式是氢能产业发展的必要条件。当前我国氢气运输以高压气氢公路运输为主,费用过高,既有上下游不能有效衔接的原因,也有下游需求量不足的原因。未来随着氢气用量的增长以及终端设施的建设,我国需要逐步优化氢气运输方式,逐步构建便捷和低成本的氢气运输网络,大幅降低中间环节成本。

在来看应用端,现阶段氢燃料电池汽车是氢能发展初期的重点突破方向。

氢燃料电池是最常见的终端运行,在交通领域,电池种类为质子交换膜燃料电池,建筑领域发展形势,电池种类为固体氧化物燃料电池(SOFCs),美日已实现商业化,我国尚在初步研发阶段。受到补贴倾斜、能耗的优势,氢燃料重卡可实现与电动车平价,具备投资价值。

发展现状

目前,加氢站进入到快速发展阶段,2021年6月,分布比较集中,集中在东部沿海,氢燃料电池产业发展比较快的一些省市,其次是上海,第三是河北。在企业领域,中石化是在“十四五”期间规划加到1000座加氢站,打造中国第一的氢能公司。随着整个加氢站基础设施先行,可以带动设备端,氢气加注的设备也是具有投资价值的。

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