“灰氫不可取、藍(lán)氫可利用、綠氫是主力”。面向全球1.5度溫控時代,氫能成為人類能源迭代聚焦的方向,綠氫則被視作氫能源發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)路線。行業(yè)預(yù)計,2036-2050年氫能源在我國能源消費中的占比將達(dá)到10%,年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值將超過10萬億元。
一、綠氫崛起引領(lǐng)全球貿(mào)易新格局
根據(jù)德勤公司的報告,北非、南美、中東和撒哈拉以南非洲被確定為綠氫潛力最大的地區(qū),預(yù)計到2050年,氫能年貿(mào)易額或?qū)⑦_(dá)到2800億美元。綠氫將成為主導(dǎo),占據(jù)氫能產(chǎn)量的85%,而藍(lán)氫將逐漸讓位于綠氫。這一發(fā)展將塑造一個類似于石油或液化天然氣的全球市場,形成密切的貿(mào)易往來。
隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨笕找嬖鲩L,氫能作為一種清潔能源備受矚目。德勤公司最新發(fā)布的報告顯示,北非、南美、中東和撒哈拉以南非洲地區(qū)被認(rèn)為是綠氫潛力最大的地區(qū),預(yù)計到2050年,全球氫能年貿(mào)易額將達(dá)到2800億美元。這一發(fā)展勢頭將徹底改變氫能產(chǎn)業(yè)格局。
報告指出,到2050年,綠氫將占據(jù)氫能產(chǎn)量的85%,相比當(dāng)前不到1%的比例,可再生能源制成的綠氫將成為主導(dǎo)。同時,藍(lán)氫將通過捕獲化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳來增加供應(yīng),但從2040年起將逐漸讓位于綠氫。這一趨勢將為全球貿(mào)易帶來巨大機遇。
報告描繪了一個類似于石油或液化天然氣的全球市場,各地的出口和進(jìn)口地區(qū)之間將形成密切的貿(mào)易往來。氫能產(chǎn)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)?shù)氐南M量,出口地區(qū)包括北非和澳大利亞,它們的出口潛力分別為4400萬噸和1600萬噸氫當(dāng)量。此外,北美和中東也將成為重要的出口地區(qū)。南美和撒哈拉以南非洲地區(qū)也被認(rèn)為具有潛力,到2050年,它們的全球市場份額將分別達(dá)到10%左右。
報告還指出,到2050年,太陽能電池板的安裝成本將下降45%,陸上風(fēng)力渦輪機的安裝成本將下降18%,電解槽的價格將下降三分之二。這些成本下降將進(jìn)一步推動綠氫的發(fā)展,使其成為全球最具競爭力的能源之一。
然而,要實現(xiàn)如此龐大的生產(chǎn)水平,需要大量的投資。德勤預(yù)計,從現(xiàn)在到2050年,全球氫能供應(yīng)鏈需要投資9萬億美元,其中發(fā)展中國家需要3.1萬億美元。這對于發(fā)展中國家來說是一個巨大的挑戰(zhàn),但也是一個巨大的機遇。
二、我國綠氫滲透率約2%
氫能,按照制備方法的不同,目前分為三類,分別是灰氫、藍(lán)氫與綠氫。其中,灰氫是利用化石能源,如煤炭制備的氫氣,多碳;藍(lán)氫主要由天然氣等化石燃料產(chǎn)生而來,通過碳捕捉、碳封存等技術(shù)進(jìn)行處理所得,少碳。
綠氫指由可再生資源(如太陽能、風(fēng)、水等)制成的氫氣。綠氫的生產(chǎn)過程環(huán)保,不易排放二氧化碳等空氣污染物。
因此,相較于灰氫、藍(lán)氫來說,綠氫更為環(huán)保,可作為綠色能源的持續(xù)動力,實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。在全球新能源轉(zhuǎn)型中,綠氫扮演著重要角色。
據(jù)德勤公司的報告,目前,由于成本問題,可再生能源制成的綠氫將占?xì)淠墚a(chǎn)量的比重不到1%。目前,藍(lán)氫的供應(yīng)不斷增多,但從2040年起,將逐漸讓位于綠氫。到那時,綠氫將成為全球最具競爭力的能源之一。到2050年,綠氫將占?xì)淠墚a(chǎn)量的比重將達(dá)到85%;屆時,以綠氫為主的氫能年貿(mào)易額或?qū)⑦_(dá)到2800億美元。
對于我國來說,據(jù)車百智庫與百人會氫能中心發(fā)布的《開啟氫能在交通、工業(yè)、建筑、儲能領(lǐng)域的多場景應(yīng)用》(下簡稱研報),在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下,發(fā)展氫能已成為我國能源行業(yè)減碳共識。
氫能在我國終端能源消費中的占比,也在逐年提升。目前,國內(nèi)氫能需求以化工領(lǐng)域為主,其中合成氨行業(yè)對氫氣的需求基本穩(wěn)定在1000萬噸左右,交通、冶金等行業(yè)氫氣需求還有明顯增長空間。預(yù)計到 2030 年、2050年,中國氫氣的產(chǎn)量將分別達(dá)到3715萬噸、6000萬噸,在終端能源消費中的占比將分別達(dá)到5%、10%。
受限于“富煤少氣”的能源結(jié)構(gòu),我國天然氣制氫成本較高,但煤制氫技術(shù)成熟,傳統(tǒng)煤化工和焦炭行業(yè)已形成完整的制氫工藝體系和完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。盡管煤制氫過程排放強度較高,但原料煤炭來源穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)性顯著,目前已占全國氫氣產(chǎn)量 60%以上。由于基數(shù)較大,煤制氫在今后一段時期內(nèi)仍將是中國氫能供應(yīng)體系的重要組成部分,也是近中期低成本氫氣的主要來源。
另一方面,我國的綠氫發(fā)展也非常迅速。
據(jù)光大證券研報顯示,2020年,我國綠氫滲透率約2%。2021年以來,我國綠氫示范項目數(shù)量持續(xù)增長,電解水制氫進(jìn)入大規(guī)模示范新階段。隨著大容量電解槽的出現(xiàn),部分項目開始探索商業(yè)化運營模式。大規(guī)模示范有利于提高國內(nèi)可再生能源制氫的工程能力,擴大綠氫生產(chǎn)規(guī)模,降低綠氫成本。預(yù)計到2025年,堿性和PEM電解槽成本將在目前的水平上降低35-50%,從而推動氫能在下游多元場景的創(chuàng)新應(yīng)用,加快綠氫對灰氫的替代進(jìn)程。
另據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計預(yù)測,到2030年我國綠氫占比將達(dá)到15%,2050年將大幅提升至70%。
三、綠氫重要,但成本高
目前,氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)爆發(fā),據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計,至2025年,我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬億元。2050年氫能在我國終端能源體系中占比超過10%,產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到12萬億元。
據(jù)天眼查數(shù)據(jù)顯示,目前全國氫能相關(guān)企業(yè)有3060余家。尤其是進(jìn)入2023年,氫能開始“狂飆”,1~5月新增氫能企業(yè)130余家,國鴻氫能、捷氫科技、國富氫能、中鼎恒盛等四家氫能公司正在排隊IPO。
但是,綠氫才是發(fā)展氫能的初衷。國際氫能學(xué)會副主席、清華大學(xué)教授毛曾強曾強調(diào),發(fā)展氫能就是為了能源的“去碳化”,只有通過無碳能源生產(chǎn)“綠色的氫”,才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。
而對于我國來說,發(fā)展氫能,尤其是發(fā)展綠氫,不僅基于市場需求,更基于國家發(fā)展。
中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉就曾表示,發(fā)展氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)是我國應(yīng)對能源安全、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑和重要歷史機遇。
在研討會上,有專家表示,我國若出現(xiàn)石油短缺,如果“有了氫了,氫能轉(zhuǎn)化成綠氨,綠色甲烷,綠色甲醇,可以替代燃料,這樣就更安全了。”
另一方面,綠氫產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展起來,可以大量把風(fēng)光資源轉(zhuǎn)化成能源載體平臺,再往下游傳導(dǎo),會帶動整個工業(yè)各個體系和整個能源革命。
譬如,我國的內(nèi)蒙,以及沿河西走廊地區(qū)是風(fēng)光資源富集地區(qū),最大的優(yōu)勢就是有風(fēng)有光,均可以轉(zhuǎn)化為綠氫。但是,這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、產(chǎn)業(yè)落后。因此,如果內(nèi)蒙的綠電制綠氫的項目走通,就可以形成了一個綠氫制儲運的完整產(chǎn)業(yè)鏈,從而盤活當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。
目前,綠氫產(chǎn)業(yè)鏈最大的問題是成本問題。據(jù)研報預(yù)測,“十四五”期間,中國將在積極利用工業(yè)副產(chǎn)氫,并大力開展可再生能源電解水制氫示范,氫氣平均制備成本降至25元/kg,但是,依然高于灰氫、藍(lán)氫。據(jù)研討會上專家所述,山西地區(qū)的美錦加氫站,采用的是非綠氫,其價格最低能做到9元/kg。
低成本供應(yīng),是氫能規(guī)?;瘧?yīng)用的前提。研討會的專家也表示,若沒有頂層設(shè)計,我國的綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展五年內(nèi)都沒有經(jīng)濟(jì)性。
這是因為,目前,相較于其他國家,我國對綠氫的補貼等支持措施較為滯后。
影響綠氫成本的,最主要還是電價。研討會上,有代表表示,綠氫中的電解水制氫,大概42%-43%的成本來自于電,所以電價直接影響氫價。電價滯后,對綠氫產(chǎn)業(yè)扶持和培育的作用很有限。因此,綠氫低成本的重要實現(xiàn)路徑,就是低電價。
另外,綠氫是低碳、甚至零碳,若參與碳交易,也可以降低成本。中國氫能聯(lián)盟理事長劉國躍此前撰文表示,綠氫在碳減排方面優(yōu)勢顯著,是推動交通、化工、鋼鐵等碳減排難度較大行業(yè)脫碳的重要解決方案。
總之,氫能,尤其是綠氫,前景依然十分廣闊。在研討會上,北京億華通公司常務(wù)副總經(jīng)理于民表示,氫能最早期商用之一就是氫燃料電池,預(yù)計到2025、2026年,很有可能把氫燃料電池成本做到跟現(xiàn)在鋰電池的成本一樣。
而且,據(jù)研報預(yù)測,綠氫受益于新能源發(fā)電的快速發(fā)展,制氫成本將不斷降低。到2030年,國內(nèi)電解水制氫規(guī)模將達(dá)到75GW左右,氫氣平均制備成本20元/kg左右;到2050年,中國將以可再生能源發(fā)電制氫為主,氫氣平均制備成本降至10元/kg。
原標(biāo)題:世界及我國的綠氫發(fā)展概況如何?綠氫降本的障礙有哪些?