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科尔尼发布氢能产业白皮书:建议未来十年内重点关注五大细分领域

作者:
来源:
中国能源产业发展网
2022/04/20 17:01
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【摘要】:
作为一种清洁、高效、灵活且应用场景广泛的能源载体,氢能在“双碳”目标的实现中被寄予厚望。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和众多的创业型中小型企业。

近日,科尔尼管理咨询发布中国氢能产业发展白皮书(下称“白皮书”)指出,氢能行业有望成为新能源行业的新“风口”,迎来大发展。但是,中国氢能产业也面临着核心技术短缺、成本高昂、基础设施薄弱等诸多亟需解决的难题。未来十年内,白皮书建议氢能产业链重点关注绿氢制合成氨、绿氢制甲醇、商用燃料电池车、直接还原铁炼钢和高等级供热等5大细分领域。

即将迎来爆发式的发展

当前,中国的能源体系主要以化石能源为主,碳减排压力非常大。碳达峰、碳中和目标,为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供了第一驱动力和根本遵循。

在双碳目标的背景下,如何选用更清洁的能源成为中国面临的现实问题。这其中,氢能具有零碳、高效、可储能、安全可控等显著优势,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。

由此,一场以氢能为支点,瞄准碳达峰、碳中和的攻坚战已经悄然打响。

如今,氢能正逐步成为中国乃至全球能源转型发展的重要载体之一,是实现双碳目标的重要抓手,被寄予厚望。由此,中国对氢能的各类支持政策逐步出台。国家层面的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》已经发布,涉及战略定位、科技创新、基础设施建设、政策保障等诸多方面。而很多省市都出台了氢能相关的政策或规划。

在政策和市场的双重驱动下,包括跨国公司、投资公司、国有与民营大型企业和众多的创业型中小型企业在内的越来越多的企业开始布局氢能产业链。全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

从目前的政策推动和企业、资本入局的速度和强度来看,氢能源产业即将迎来爆发式的发展势头。

目前,中国能源行业积极投资可再生能源制氢,例如四川水电制氢、新疆光伏制氢、内蒙古风电制氢等,为规模化生产清洁低碳氢能奠定了良好产业基础。绿氢产量的增加,将帮助作为氢能的头部消费国与生产国的中国在氢能市场乃至双碳领域中扮演更为重要的角色。

建议未来十年内重点关注大细分领域

作为一项深度脱碳技术,氢能化是电气化的最佳替代方案。在那些无法电气化、难以减排,或对电池有较高限制、电气化成本收益不高的应用场景中,氢能是最佳的能源脱碳解决方案。

白皮书分析,从具体的下游应用来看,氢能的应用场景具有很强的多样性,主要在工业、化学品原料、建筑、钢铁生产、道路交通和区域轨道交通等行业。这其中,工业和交通运输等领域的氢能应用具有良好的示范作用。从短期来看,合成氨、甲醇和炼钢脱碳以及商用燃料电池车将具备较为理想的商业化前景。

从长期看来,未来中国氢能产业的发展空间巨大。

仅就氢气的产量而言,白皮书认为,中国氢能市场规模预计将从2020年的3300万吨增加到2060年的1.3亿吨。其中,绿氢的产量将快速攀升。白皮书预计,中国绿氢产量将从2020年的不到100吨,上升至2060年的超一亿吨,电解水制氢占比将逐步取代化石能源制氢和工业副产氢,成为中国占比最大的氢气来源。

从目前来看,白皮书认为,中国氢能产业链已趋于完善。目前,中国已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。

氢能的应用领域和场景具有很强的多样性,除了用作燃料,还可作为原料应用于多个领域进行深度脱碳,主要包括工业原料、工业供热、交通运输、住宅取暖、发电等。其中,氢能是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。

白皮书建议,未来十年内重点关注绿氢制合成氨、绿氢制甲醇、商用燃料电池车、直接还原铁炼钢和高等级供热等5大细分领域,其它领域也有望在中长期迎来爆发式增长。

四只“拦路虎”掣肘氢能发展

白皮书指出,就目前而言,中国氢能产业仍处于发展初期,相较于国际先进水平,仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后,产业发展形态和发展路径尚需进一步探索等问题和挑战。

首先,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之外,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3-5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。在理想情况下,白皮书预测,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。

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1500万~2000万人民币。白皮书预计,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、储存端与运输端,还是应用端的成本都有望大幅下降。

第二,中国氢能产业某些核心材料严重依赖于进口。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。

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。

第三,激励措施不足。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。

第四,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。尽管中国建成加氢站位居世界首位,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。

面对目前中国氢能发展所面临的问题,白皮书认为,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,氢能在未来必将大有作为。

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