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国氢中联张岩:中国2030年"可再生氢100"发展路线研判

2022-09-19 17:02来源:北极星氢能网关键词:氢能源氢能产业2022氢能产业分析大会收藏点赞

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从减排脱碳角度来看,目前双控政策是倒逼传统比如化工、冶金行业转型,可再生氢耦合煤化工降低碳排放成为传统行业中突破业务规模/提高业务发展质量的关键抓手。

——北京国氢中联氢能科技研究院有限公司投研孵化中心主任张岩

2022能源产业创新发展与品牌建设年会系列专题论坛——氢能产业的“春天期”分析大会于9月4日顺利召开,会议由中国能源研究会能源产业品牌研究与传播中心、中国能源产业发展网、北京韬能咨询顾问有限公司联合承办,张岩在会上作进行《中国2030年"可再生氢100"发展路线研判》的主题发言。北极星氢能网整理主题发言如下:

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北京国氢中联氢能科技研究院有限公司 投研孵化中心 主任 张岩

我国氢能源产业发展现状

根据中国氢能联盟研究院的统计,电解水制氢的项目数量和规模呈现迅速攀升的状态,制氢结构进一步清洁化。2021年底全球可再生能源或者说电解水装机项目400多个,总装机容量400多兆瓦。重点区域主要分布在欧洲地区以及亚洲地区,包括中国。欧洲地区的项目数量较多,但是中国是单个项目规模更大的情况,多国家同时开展化石能源制氢+CCUS试点,2030年试点项目会比当前规模增长大概5倍以上。

全球应用在不断推进,加氢站数量全球2021年底达到650多座加氢站,东亚地区、中日韩三国达到400多座。整体的车辆达到5万辆,中国也是开启了氢燃料电池示范城市群的推广和示范,全国也在推广船舶和交通领域示范,也在探索其他工业领域的示范。

从政策体系来看,我国氢能顶层设计逐步完善,关键环节技术自主化加快提升。科技部发布氢能专项研发计划,以及工信部、财政部五委发布的示范燃料电池城市群的示范支持政策,以及今年年发改委、能源局发布的我国氢能产业中长期发展规划,涵盖整个产业规划、研发支撑,以及示范支持的政策体系搭建完毕,各个省级政策发布的氢能专项政策超过230多项,氢能标准112项,涉及到八个子领域。去年氢能标准主要向能源领域和氢能领域,原来是覆盖化工或者其他领域,目前正在更新氢能标准体系向能源、加氢站等标准体系进行更深层覆盖。同时政府也在推动重大技术专项前沿领域的创新,包括我国科技部氢能专项政策支撑,以及首台套政策,去年能源局发布的首台套政策中,其中热电联产等四套装置获得了能源局的首台套认证,各省的加氢站等装备也获得不断关注。同时以央企牵头协同中小企业联动,推动氢能关键技术创新不断推进完善,包括PEM电解槽、PEM燃料电池,以及液氢整套装备不断示范完善。

关于氢能科技50项细分政策跟国外差距比较研究显示,我国在相关领域虽然说只有两项处于领先,其他53项处于跟跑和并跑阶段。但是我们发现在PEM、压缩机等5项领域我们处于快速追赶状态,预计相关落后状态会在不远的未来得到改善。

氢能供应体系化加快构建,多元化示范应用加快推进。我国化石能源制氢规模保持稳定,有一定增长。当前我国化石能源获取氢气产能达到4800多万吨/年,去年整个产量达到3460多万吨。我国可再生氢项目发展情况,西部地区、西北地区可再生能源装机大规模启动,去年一共有13个项目正式进入投产,规划中的项目达到160多项,氢能产能达到20多万吨,比当前国家氢能中长期发展规划的目标有一定的超出。储运体系技术装备攻关和试点有序开展,目前我国储运体系仍然是以高压气氢为主,除了85%的本地化应用之外,其他的还是以高压气氢储运为主。当前20兆帕的长管拖车是主要的运输方式。在液氢方面,去年我国液氢装备自主化得到一定突破,首套2.3吨级液氢成套装备实现完全自主化。在张家港地区相关的工厂正式头投运。我国目前已经运行了三条纯氢管网,目前河北到高碑店145公里的氢气纯氢管道正在进行设计和开展。新型的氢储能技术完成相关示范,包括固态储能,包括新型的液体载体储氢方式,获得了国资委或者其他领域试点示范项目的应用。

在整体的示范推广方面,我国仍然跟随着国际趋势,以交通为突破口,在工业领域开展了可再生氢替代示范,以及能源建筑领域开展了多个终端能源互补场景示范工作。目前我国氢燃料电池汽车规模达到了万辆规模,目前已经超出去年整体推广量,正在快速实施。

目前我国正在推广的燃料电池热电联产项目20多项,整体规模达到5兆瓦,60%是以PEM为主,主要集中在华南等地区。工业体系方面,氢冶金方面,龙头企业包括宝武、河钢等张家口或者广东等地区开展了负氢冶金或者纯氢冶金技术验证。同时在新疆、甘肃、山东等地、氢基耦合煤化工以及氢能制合成氨项目都是在不断推进过程中。

因此,联盟认为在未来氢能发展阶段,减排脱碳、能源安全、产业突破将形成正向循环,不断推动氢能产业发展。从减排脱碳角度来看,目前双控政策是倒逼传统比如化工、冶金行业转型,可再生氢耦合煤化工降低碳排放成为传统行业中突破业务规模/提高业务发展质量的关键抓手。比如鄂尔多斯等地,化工产业或者精细化工、煤化工产业已经出现了不能扩产或者到11月碳指标耗费完之后不能停产的阶段,整体的可再生氢示范在西北地区是非常重要的产业发展手段。

另外一个方面是能源安全,氢能在能源安全领域未来可能成为重要的发展方向,能进一步推动新能源高质量发展,煤炭清洁利用,降低依赖,以及突破贵金属对我国产能产量评定的关键手段,通过不断的自主化技术创新。

研判2030年“可再生氢100”的发展路线

结合当前氢能产业基础,以及未来发展需求、本地资源禀赋,以及未来发展目标等等,来研判2030年“可再生氢100”的发展路线。重点研判了八个基地,包括新疆地区,未来的风光制氢+新型电力示范区,与煤化工耦合的发展基地。

与内蒙古和宁东是比较类似的,本地有大量煤化工企业或者化工企业,未来推动绿色化工以及与可再生氢如何发展,有一个重点发展方向。

东北基地,他们本地的风电资源,以及生物质资源相对丰富,与俄罗斯西气东输管道可以进行配合,形成东北亚区域可再生氢的发展核心。

华北、华东和华南区域,尤其是华东和华南区域,整个海上风电2030年能达到相关的制氢基地,推动本地的交通、国际贸易等。华北基地占据了我国钢铁产能的50%以上,而且张北地区的风光资源有一定的优势,华北地区是未来是综合的发展模式。在全国各地方还有很多发展方向,但是受限于研究工作的覆盖面,没有更完整的覆盖。

2030年以后,将逐步形成以北部和南部两条,北部是以北部的铁路和管道供应链为主的氢能运输模式,结合西气东输管道,北部的煤炭运输管道,利用现有的基础设施发展可再生氢北部串联。南部未来将形成以长江供应链,将四川基地和华南、华东地区串联,作为供应链打造的基础,未来形成整体发展的统筹。

2030年之前的发展,研判了三点特征,主要是从需求拉动供给的规律来考虑,未来需求在哪里,东部地区以交通或者说部分化工,西部地区化工、冶金、工业体系的建设,以及东部地区的工业产能向西部转移,都是在考虑范围之内。通过技术进步,以及安全保障,安全保障主要是未来能源系统,现在的西气东输,西电东送,会不会在西部进一步搭建成本低化消纳网络,来形成西部和东部共同的本地化、区域化为主,西气东输、西电东输形成联动网络,国网现在也在讨论以新疆、四川、鄂尔多斯形成西部联网的可能性。

区域为主统筹发展,主要是考虑到当前储运仍然是氢能产业发展的重要壁垒或者说重要约束,氢能运输超过100公里以后,每公斤氢气要增加10块钱成本,但是在一些应用场景里面,可接受经济水平大概是15块钱每公斤。在未来很长时间段,氢能发展将是以区域为主统筹发展。同时考虑到我国西北地区、东北地区等可再生资源禀赋更好,东南地区的资源禀赋相对来说处於不利的水平,海上资源开发大概要在2030年以后才能进一步成本降低,导致区域为主的形势会进一步增强。电氢耦合发展在西北地区形成以本地为主的制氢,同时通过氢能管道输送的内部耦合是否能够形成也是进一步推动区域为主发展模式的重要考量。

另外一个模式是大基地规模化开发,全球都在推广或者说持续探索综合化、生态化的发展模式。鄂尔多斯、宁东或者新疆等地目前的产业基础能够支撑大量的可再生氢的替代开发,形成本地化开发模式,同时像鄂尔多斯等地也是矿山的聚集地,未来的氢能重卡或者物流等有很大的市场空间。氢能的交通、氢能的工业产品可能在西部地区能够同步或者说统筹开发,能够为产业链提供多个价值链支撑,来降低氢能现阶段的发展成本。同时大基地规模化开发是岸线保障的重要基础。

另外一个模式是先立后破,加速氢能结构低碳化。除了交通领域,包括工业、化工、冶金等领域,对氢的需求是持续的,要求8000小时以上的利用率,但是对于当前可再生氢而言,中国可再生氢资源利用率,加上水电之后能达到5000到6000利用小时数的水平,可再生氢的初期,包括经济性仍然难以独立满足工业体系或者交通体系的发展需求。我们认为工业副产氢将发挥一定的过渡和支撑作用,比如在东部地区。随着当前氢能价格水平下降,技术水平将推动可再生氢成为发展主流。

针对不同领域对整个可再生氢发展路线进行了判断。化工领域重点关注合成氨、合成甲醇和炼厂炼化等领域。钢铁领域头部企业对氢能冶金进行探索,交通领域会在物流、港口、机械,整个车中得到应用。2030年如果设定目标,整个可再生氢考虑到利用小时数的差异,它的总需求将达到700多万吨,西北和华北区域需求较为旺盛。

从不同行业来看,化工行业是氢能应用的重点行业,2030年之前是氢能未来替代的重点行业。我们观察炼化、合成氨和合成甲醇发展,在化工行业中主要需要考虑到传统工艺流程可再生氢替代,我们在合成氨或者合成甲醇领域,通过与煤化工耦合,将可再生氢能够对传统工艺进行改进或者与现有产能产量更好融合,甲醇领域预计的氢需求量或者说替代情况在2030年之前可以形成显著的替代规模,平均应用率有望达到20%,需求达到160多万吨。合成氨领域,目前主要考虑合成氨领域本身产能配套情况更为完善,通过直接替代模式很难实现直接替代,主要是以新建为主,难度较高。东北地区或者是在西南地区将形成重要的新建的情况,东北地区将与日韩或者本地煤炭形成业务耦合,西南地区本地的合成氨价格更高,煤化工相对薄弱,通过本地水电、风电联合制可再生氢,合成氨制尿素的路线,在本地更能被接纳。合成氨在2030年需求将达到130多万吨。

炼化领域属于存量替代的模式,我国规模最大的可再生氢项目—库车项目,产业发展的需求为炼化领域提供了可再生氢的发展空间。

钢铁领域我国的技术水平与国外存在一定的差异,现在的试点示范重点是以我国龙头钢铁企业为主,包括河钢和宝武在张家口进行替代,目前有不到10个新引进的项目开展。氢能产能再布局受制于企业的全国化布局或者区域化布局限制,很难突破省域约束,未来冶金产能转移受限于这个约束,本地化企业实现替代,西部区域和华北区域是氢冶金未来发展的重点,消耗是174万吨,其中可再生氢94万吨,其余为工业副产氢本身焦炭的副产氢实现副氢冶金的替代。

交通行业,随着技术突破加速渗透或者说区域化相对发展更为均衡,西北和东北区域是可再生氢成本优势更大,同时对高寒地区重栽场景适用性相一致。华东、华北地区产业政策更好,制造业基础更好,能够与本地的产业基础更为耦合,政策条件好的话,能够在冷链物流、交通等场景都有很强的渗透表现。未来交通2030年耗氢水平达到400万吨。

对于分区域可再生氢装机以及用氢规模的研判提出:西北地区通过自己的资源优势推动交通、化工和冶金全面发展。华北和华南等地区钢铁、交通作为重点发展领域,东北、西南等领域依托本地炼化或者说本地化工需求转型,并且与本地可再生能源更好进行联动协同。华东区域和华中区域主要是以交通为主,进行产业化突破。

注:文字实录未经专家整理核实,仅作参考使用,具体解释权归本次会议主办方所有。


投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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