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氢能发展的四只“拦路虎”

作者:
滕勇 王怿恺
来源:
财经十一人
2022/04/15 21:07
浏览量
【摘要】:
成本高昂、核心技术短缺、激励措施不足、基础设施薄弱是发展氢能产业的四个主要难题。

作为一种清洁、高效、灵活且应用场景广泛的能源载体,氢能被寄予厚望。在政策和市场的双重驱动下,越来越多的企业开始布局氢能产业链,这其中包括跨国公司、投资公司、国有与民营大型企业以及众多的创业型中小型企业。

但是,就像一枚硬币有正反两面一样,中国氢能产业也面临着诸多亟须解决的难题。其中,成本高昂、核心技术短缺、激励措施不足、基础设施薄弱是四个主要难题。

成本高昂

高成本是目前中国氢能产业推广的主要拦路虎。从目前来看,氢能产业链的制氢成本、建站成本等都很高昂,限制了氢能产业的大规模发展。

目前,制约包括氢能汽车大规模推广应用的因素除了高购置成本,高使用成本也是不容忽视的问题,尤其是高昂的氢气价格。中国氢气成本在氢气售价中的占比达70%。目前,电解水的制氢成本约为3元-5元/Nm3,仍显著高于化石燃料制氢和工业副产氢。

好在近年来光伏等可再生能源的成本在不断降低。

不仅如此,电解水制氢设备的成本也在不断降低。对碱式电解槽来说,除降低可再生能源电费,其他正在探索的降本举措包括革新槽体组件材料、扩大电解槽尺寸、采用零极距设计、扩大绿氢下游应用等。而对PEM来说,贵金属催化剂、膜电极、气体扩散层、双极板等组成部分拥有降本空间,但是革新难度普遍较大。

在理想情况下,科尔尼预测,碱式和PEM的成本都将在2035年左右低于灰氢,届时碱式和PEM将在各自适用的领域和场景实现大规模的绿氢生产。在电解槽成本与可再生能源电价下降的共同助推下,电解水制氢成本有望在2035年左右实现与灰氢平价。

此外,加氢站的建站成本高昂是氢能行业大规模铺开的核心掣肘。近年来,中国加氢站数量逐年攀升。但是,加氢站核心部件主要依赖进口,使得加氢站的建设成本昂贵,建一个加氢站需要1500万-2000万元。科尔尼预计,在国家及地方政策的强力推动下,中国加氢站数量有望在2050年突破万座,加氢站累计投资额逾600亿元,实现约16%的年复合增长率。

随着氢能产业链各环节的逐步突破,无论是生产端、储存端、运输端还是应用端的成本都有望大幅下降。

核心技术及材料短缺

从技术上来说,氢能全产业链的技术复杂度不容小觑。

虽然此轮氢能发展的一个突出特点就是技术突破,但与国际先进水平相比,目前中国关键技术仍有差距,现有技术经济性还不能完全满足实用需求,技术路线仍不够成熟,许多技术难题有待解决,距离大规模市场化,还有很长一段路要走。这就需要采取多种措施赋能技术,从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破,重点突破“卡脖子”技术,全面提升基础研究、前沿技术和原始创新能力。

经过数十年的技术研发,碱式电解槽本身的迭代更新进展偏慢且难度较大,未来生产工艺的优化及规模化生产将会是行业的核心关注点。

中国氢能产业某些核心材料严重依赖进口。例如,固定氧化物与阴离子交换膜有很大的发展潜力,但是技术不够成熟,只有少数公司和设备制造商参与其中。核心材料缺失制约着中国氢燃料电池行业的发展。

为了形成有效的氢能源体系,提高氢能的技术经济性,针对技术、设备和材料的大规模投资必不可少。这其中,科尔尼认为,绿氢的生产、储存和供给,以及燃料电池是未来十年的发展重点。

激励措施不足

激励措施与发展框架的细节将决定氢能的成功道路。

当前的氢能技术仍需要继续进行研发投入与补贴。但是,目前中国促进氢能产业发展的政策方向过于狭窄,基本围绕氢燃料电池汽车展开,对氢能技术创新的驱动作用有限。

在顶层战略方面,中国目前尚未出台大规模针对氢能的明确扶持补贴政策,但预计即将出台,届时将为氢能产业带来进一步的推动影响。供给侧的激励政策基本上都是在省市层面,对氢能产业相关企业有补贴、优惠电价、税收优惠等政策。需求侧的政策目前主要集中在储氢和氢能汽车领域,没有实际的指标。

在碳交易市场下,持续的高碳价将加速氢能推广。鉴于中国碳市场刚刚起步,近期影响有限,而中远期则有望推动氢能的高速发展。

伴随氢能的补贴与鼓励政策逐渐被提上日程,从制氢到储运氢再到应用氢,有望迎来大范围的更新与成长。

基础设施局限

基础设施和运输方面的挑战也是氢能全面商业化的主要障碍之一。其中,基础设施建设将是氢能产业高速增长的核心基石。

氢能未来最大的应用领域应该是氢燃料电池,但加氢站数量较少也是导致氢能产业发展缓慢的一个不可忽视的问题。截至2021年底,中国累计建成超过190座加氢站,在营加氢站超过157座,超过日本,位居世界首位。但是,对于氢能产业的发展来说,这些加氢站的数量还是较少。

这主要是因为,比起充电桩低廉的成本,加氢站则是动辄过千万元的巨大投入,这也是氢能源汽车乃至氢能产业发展受到制约的一个重要原因。不过,2021年随着示范城市政策的落地,国内加氢站建设将提速,到2030年预计建成数量将超过1000座。

尽管存在诸多难题,但我们相信,只要坚持正确的战略方向,扎实做好基础研究,借鉴国外的优秀经验,解决好产业存在的问题,建立起资源共享、优势互补、利益共享、协同配合的合作机制,氢能在中国必将大有作为。

(图片来源:veer图库) 

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