3)加氢站迎来提速发展
加氢站作为向氢能燃料电池汽车提供氢气的基础设施,是联系产业链上游制氢和下游应用的重要枢纽,是燃料电池汽车产业中十分关键的、不可或缺的重要环节。
随着燃料电池汽车保有量的不断提升,以及中石化、中石油等能源央企的入局,国内加氢站的建设进程明显提速。2021年国内已建成加氢站218座,较上一年增长了近100座,预计在加氢站需求旺盛的市场现状下,2022年我国加氢站将建成287座。
加氢站主要由制氢系统、压缩系统、储存系统、加注系统和控制系统等部分组成。从成本结构来看,压缩机成本和土地购置费的成本占比最高,分别为34%和27%。从设备层面来看,压缩机、储氢罐和加氢机三者占比合计达到55%。
4)加氢站降本路径逐步清晰
通常情况下,在国内建一座加注压力35MPa、日加注量500kg固定式加氢站,初始投资额高达1500-2000万元,在较高的补贴力度下,建设成本仍然是加氢站规模化发展的最大障碍。设备端技术的突破和广泛使用将是加氢站降本的关键所在。在加氢站三大核心设备中,压缩机和加注设备价值量较高,仍高度依赖于进口,是我国加氢站设备国产化的主要降本点。
根据TrendBank数据,2021H1我国新建加氢站日加注量在1000kg以上的占比接近45%。日加注量提升一定程度上将均摊加氢站高昂的初始投资额,单位运营成本也有望得到降低。另一方面,合建站模式有望缓解我国加氢站选址和用地的阻碍,油氢合建站将成为未来加氢站趋势之一,促进加氢站大规模快速渗透。
此外,随着电解槽成本下降,以及相关政策完善,站内制取氢气有望成为未来加氢站主流建设模式,将明显降低氢气的储运成本。
- 工业:原料和能源“双管齐下”
工业领域里,氢气是重要的化工原料,合成氨、合成甲醇、原油提炼等,均离不开氢气。基于减碳的角度,实现“绿氢转型”可以大幅减少工业部门的碳排放。
钢铁作为第一大碳排放的工业行业,氢气理论上是可以替代焦炭在高炉中的核心作用,即加热和作为还原剂。但目前在全球范围内,实际运行的项目屈指可数。瑞典钢铁公司(SSAB)联合大瀑布电力公司(Vattenfall)以及矿业集团(LKAB)创立了非化石能源钢铁项目HYBRIT,预计2024年有望转入小规模生产。
中国宝武集团也在2021年底举行了湛江钢铁全氢零碳绿色示范工厂百万吨级氢基竖炉工程奠基活动,该项目建成后有望成为国内首套自主集成的百万吨级竖炉,也是世界首套直接加氢气进行还原生产的竖炉。
- 电力:氢储能有望成为电网的“稳定器”
当前我国光伏、风电等可再生能源发电发展迅猛,但由于其波动性、随机性、发电设备的低抗扰性和弱支撑性等特点,给电网带来了高效消纳、安全运行等挑战。
氢能可以为电力储能的一种形式,可以作为电力供应中的中间载体,当电力生产过剩时,不能上网的冗余电量可以用来电解水制氢,从而将电能转化为氢能;在用电负荷增加时,可以用储存的氢能进行发电,从而达到平衡供需的目的。
2021年4月,国家能源局印发《2021年能源工作指导意见》,提出以需求为导向,探索开展氢储能及其他创新储能技术的研究和示范应用。氢能作为储能载体,将成为未来可再生能源发展的有力保证。
- 建筑:助力建筑供热领域碳减排
在建筑行业,一方面天然气掺氢用作家用燃料,可以降低燃气使用碳排放强度。另一方面,氢驱动的燃料电池热电联供系统,为建筑物供电供热,综合能源利用效率超过80%。
天然气掺氢供暖供电:加拿大、美国和西欧等主要供暖市场已有成功经验,将一定比例的氢气混合到天然气管网中,对锅炉和煤气灶等最终使用设备几乎没有影响。2022年1月,国家电投荆门绿动电厂成功实现15%掺氢燃烧改造和运行,成为全球首个在天然气商业机组中进行掺氢燃烧的联合循环、热电联供示范项目。
热电联供应用模式:利用氢燃料电池为建筑、社区等供热,并作为备用电源,与电力、热力等能源品种互联互补,提高能源利用效率。日本2009年开始推广家用燃料电池热电联供系统,可以满足普通家庭40%~60%的能源消耗需求。
PART.3氢能产业未来发展趋势
趋势:以绿色经济高效便捷为目标
在“双碳”目标下,为建设绿色经济高效便捷的氢能供应体系,中国将在氢的制储运加各环节逐渐突破。氢气的终端价格能否降,取决于产业链上制氢、储运、加氢各环节的整合,寻找更绿色经济的氢气来源、采用更高效的氢气制取方式和更安全的氢气储运输渠道是必然趋势。
从长远看,随着用氢需求的扩大,结合可再生能源的分布式制氢加氢一体站、经济高效的集中式制氢、液氢等多种储运路径并行的方案将会是主要的发展方向。同时,随着新能源电站的增加以及工业领域绿氢需求的增加,储能需求或催生部分绿氢制取项目,氢能冶金、天然气掺混氢气发电,也有望催生新的赛道,绿氢的推广将更加深入。