大有可為!氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀盤點(diǎn)
2.儲(chǔ)運(yùn)氫
在高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫方面,由于成本低、使用方便、儲(chǔ)存條件易滿足等優(yōu)勢成為目前儲(chǔ)運(yùn)氫的主流方式。國內(nèi)由于高端碳纖維技術(shù)不夠成熟,無法規(guī);a(chǎn)且復(fù)合材料成本較高,目前主要以35MPaIII型瓶為主,所以低成本高壓臨氫環(huán)境用新材料將是研發(fā)的重點(diǎn)。
在低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫方面,歐洲、美國、日本等國家和地區(qū)液氫技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟,液氫儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)已進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用階段。我國液氫技術(shù)主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域,民用領(lǐng)域尚處于起步階段,氫液化系統(tǒng)的核心設(shè)備(氫透平膨脹機(jī)與低溫閥門等)仍然依賴于進(jìn)口,液氫儲(chǔ)罐制造技術(shù)與裝備與國外也有一定的差距。因此,如何降低液化與貯存成本是低溫液態(tài)儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向。
在固態(tài)金屬氫化物儲(chǔ)運(yùn)氫方面,由于其安全性、穩(wěn)定性優(yōu)點(diǎn)成為我國未來發(fā)展的重點(diǎn)。目前,國內(nèi)金屬氫化物儲(chǔ)氫應(yīng)用還較少,正處于研發(fā)與示范階段,提高金屬氫化物的儲(chǔ)氫量、降低材料成本、提高金屬氫化物的可循環(huán)性等將是未來的研究重點(diǎn)。
在管道儲(chǔ)運(yùn)氫方面,管道儲(chǔ)運(yùn)氫氣可以分為純氫管道運(yùn)輸和利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫運(yùn)輸兩種模式。低壓純氫管道適合大規(guī)模、長距離的運(yùn)氫方式。目前,美國、歐洲已分別建成2400km、1500km的氫管道,而我國氫氣管道里程約400km,在用管道僅有百公里左右。在運(yùn)行的管道有:濟(jì)源—洛陽的氫氣輸送管道全長為25km、巴陵—長嶺輸氫管道全長42km、烏!y川焦?fàn)t煤氣輸氣管線管道全長為216.4km、金陵—揚(yáng)子氫氣管道全長超過32km。
表2:三種氫儲(chǔ)運(yùn)比較
來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
從關(guān)鍵技術(shù)來看,當(dāng)前中國氫氣儲(chǔ)運(yùn)仍處于發(fā)展初期,相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)較國外水平落后,固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)和化學(xué)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)方式發(fā)展亟需技術(shù)突破,產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間較大。
3.加氫
從市場規(guī)模來看,中國加氫站數(shù)量居全球首位,具有區(qū)域集中性特征。2022年全球新增129座加氫站,累計(jì)建成814座;中國新建92座,累計(jì)建成310座,占比全球38%,已躍居首位,在營加氫站超過160座。2022年,中國加氫站市場規(guī)模達(dá)49.4億元、集成設(shè)備(壓縮機(jī)、氫氣儲(chǔ)存容器、加氫系統(tǒng))占據(jù)加氫站建設(shè)的主要成本,市場規(guī)模為24.7億元。氫燃料電池汽車的需求將帶動(dòng)加氫站保持良好的增長,預(yù)計(jì)到2026年,中國加氫站市場規(guī)模將達(dá)到151.2億元,集成設(shè)備市場規(guī)模將為71.1億元。
從市場競爭格局來看,國內(nèi)加氫站市場集中度較高。從加氫站擁有數(shù)量來看,以中石化、中石油、厚普股份三家企業(yè)為主,中石化已建成74座,中石油為8座,厚普股份在建加氫站78座。從加氫站設(shè)備制造商來看,國富氫能、液空厚普、舜華新能源、海德利森、上海氫楓等五大設(shè)備集成商市場占有率占達(dá)90%。其中,國富氫能市場占有率為28.4%,居全國第一。
圖4:2017-2022年全球和中國加氫站數(shù)量(座)
來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
從分布區(qū)域來看,我國加氫站主要涉及華北、華東和華南地區(qū),呈現(xiàn)出明顯的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。其中,廣東依托政府的支持,加氫站布局遙遙領(lǐng)先其他省市,數(shù)量超過60座,其次為上海,建設(shè)數(shù)量44座。
4.場景應(yīng)用
(1)交通領(lǐng)域
在交通領(lǐng)域,以氫燃料為動(dòng)力,可以實(shí)現(xiàn)車輛使用端的零碳排放,應(yīng)用主要包括汽車、航空和海運(yùn)等,其中氫燃料電池汽車是交通領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景。
從市場規(guī)模來看,整體保持加快增長態(tài)勢,市場空間大。2022年,我國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷累計(jì)分別完成3626輛和3367輛,同比分別增長127.2%和88.1%。目前,國內(nèi)的氫燃料電池車輛購置成本遠(yuǎn)高于燃油車和電動(dòng)車,中短期內(nèi)需依賴國家補(bǔ)貼。但隨著技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)累積與規(guī)模擴(kuò)大,燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本將逐步下降,氫燃料電池汽車將保持增長態(tài)勢,預(yù)計(jì)到2025年,全國氫燃料汽車保有量約5萬輛。
圖5:2018年-2022年中國燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)量(輛)
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從區(qū)域分布來看,氫燃料電池汽車主要集中在環(huán)渤海等東部沿海城市群。2021年8月,京津冀、上海、廣東三大城市群成為首批燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群;2021年12月,河北、河南入選第二批城市群,形成目前的“3+2”全國燃料電池汽車示范,并計(jì)劃為期四年的示范推廣目標(biāo)。到2025年,京津冀、上海、廣東、河北、河南城市群氫燃料汽車分別為5300輛、5000輛、10000輛、7710輛、5000輛。
圖6:五大氫燃料電池汽車示范城市群
來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
從氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)來看,目前,日本和韓國擁有相對(duì)成熟的氫燃料電池汽車技術(shù),已應(yīng)用于乘用車、商業(yè)車、叉車、列車等。國內(nèi)當(dāng)前燃料電池汽車的技術(shù)、成本和規(guī)模是限制其市場化的主要因素,購置成本還較高,尚不具備完全商業(yè)化的能力,發(fā)展仍然依靠政府補(bǔ)貼和政策支持。現(xiàn)階段國內(nèi)氫燃料電池車以客車和重卡等商用為主,乘用車主要用來租賃,占比不及0.1%。
(2)工業(yè)領(lǐng)域
在工業(yè)領(lǐng)域,氫氣主要作為化工原料。目前全球約55%的氫需求用于氨合成、25%用于煉油廠加氫生產(chǎn)、10%用于甲醇生產(chǎn),10%用于其他行業(yè)。鋼鐵領(lǐng)域,用氫氣代替焦炭作為還原劑,大幅度降低碳排放量,促進(jìn)清潔型冶金轉(zhuǎn)型。目前全球已有少數(shù)國家發(fā)布了氫冶金技術(shù)案例,國內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)也發(fā)布了氫冶金規(guī)劃,建設(shè)示范工程并投產(chǎn),但有關(guān)示范工程尚處于工業(yè)性試驗(yàn)階段,基礎(chǔ)設(shè)施不完善、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)空白、成本較高、安全用氫等問題依然存在。但在“雙碳”目標(biāo)的背景下,利用氫能進(jìn)行鋼鐵冶金是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度脫碳目標(biāo)的必行之路。
(3)建筑領(lǐng)域
在建筑領(lǐng)域,氫氣可代替或摻入天然氣燃燒供熱,也可通過氫燃料電池實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。以北京為例,目前終端居民天然氣價(jià)格約為2.63元/標(biāo)準(zhǔn)立方米,提供1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣等值熱量需要2.82標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣。因此當(dāng)氫氣價(jià)格低于10元/千克時(shí),燃?xì)涔岱侥芘c天然氣形成競爭力。小型氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)目前已在歐美、日本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,而中國小型氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)仍處于試點(diǎn)階段,千瓦級(jí)系統(tǒng)的度電成本超過2元/千瓦時(shí),在經(jīng)濟(jì)性方面具有很大的進(jìn)步空間。在建筑領(lǐng)域,氫能不具備經(jīng)濟(jì)性,但仍是備用電源的良好選擇?蛇x擇逐漸由氫和天然氣混合用氫逐步向純氫轉(zhuǎn)變。
作者|火石創(chuàng)造 王桃清
原文標(biāo)題 : 大有可為!氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀盤點(diǎn) | 高質(zhì)量發(fā)展新底色
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