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      PEM電解水制氫,推開萬億氫能賽道的第一重門

      2022-03-30 15:34
      阿爾法工場
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      有了大規模的扶持和補貼,相信氫能的商用時間一定會早于預期。

      3月23日,國家能源局、國家發改委聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》。文中明確提出,氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,充分發揮氫能清潔低碳特點,實現綠色低碳轉型,將氫能產業作為戰略新興產業和未來重點產業。

      此外,《規劃》提出了氫能產業發展各階段目標:到2025年,基本掌握核心技術和制造工藝,燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設一批加氫站,可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年,實現二氧化碳減排100-200萬噸/年。

      到2030年,形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系,有力支撐碳達峰目標實現。到2035年,形成氫能多元應用生態,可再生能源制氫在終端能源消費中的比例明顯提升。

      受此利好消息刺激,氫能概念股在二級市場掀起來漲停潮。

      對產業有所了解的朋友們應該知道,自2016年氫能產業納入國家能源戰略以來,我國氫能產業高速發展,在產業鏈各環節已初具雛形,完成了從0-1的過程、正在邁向從1-N的道路。

      根據中國氫能聯盟的預計,2020年至2025年間,中國氫能產業產值將達1萬億元,2026年至2035年產值達到5萬億元?梢哉f,氫能未來的前景就是星辰大海。

      當然,現階段產業鏈各技術環節仍舊存在著諸多需要攻關的技術,比如液態氫儲運,IV型儲氫瓶,大型加氫站、電堆成本等等。

      在這些問題之上,還有一個問題,如果無法解決氫能產業推進便無從談起。

      這個環節便是推進氫能產業進程所面臨的第一重門——制氫。

      01 深度脫胎靠綠氫

      隨著氫能知識的逐步普及,人們對氫能燃燒高效無碳的優點普遍接受,對氫能的產業鏈也有所了解。

      的確,能效上來看,氫氣的熱值約為140MJ/kg,高達煤炭、汽油等傳統燃料的3倍以上。

      儲量上來看,氫是宇宙中含量最多的元素,大約占據宇宙質量的75%,地球上豐富的水資源中蘊含著大量可供開發的氫能,未來是獲取最便利和成本最低的能源之一。

      與之相反,鋰電池的金屬材料成本,如鋰和鈷則在電池總體成本中占據了很大比例,且相對稀缺,價格高昂。

      電池生產過程中要使用大量鋰、鈷、鎳等金屬材料,其生產過程中,金屬材料的開采、生產加工都會產生大量能量消耗和碳排放,屬于冶煉、化工產業。

      而氫氣直接燃燒或通過燃料電池發電的產物為水,能夠實現真正的零碳排放,對環境不造成任何污染。故而氫能被稱為終極能源。

      按照產業鏈由上到下的次序,氫能源產業鏈可以分成三段,上游是氫生產與供應;中游,是燃料電池及核心零部件,而它的下游,則是燃料電池應用。

      現階段較為成熟的制氫的技術路線有三種:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫,俗稱藍氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫,俗稱灰氫;三是電解水制氫,俗稱綠氫。

      化石能源制氫為我國目前主流的制氫方式,而基于可再生能源的電解水制氫方案的碳排放最低。

      前兩者生產氫氣的技術無法擺脫對傳統能源的消耗,雖然通過碳捕捉與封存技術(CCS)可有效降低化石能源制氫過程中產生的碳排放。但長期來看,只有可再生能源電解水制備的“綠氫”才能實現真正的零碳排放。

      我國是世界上最大的制氫國,年制氫產量約3300萬噸,其中,能達到工業氫氣質量標準的約有1200萬噸?稍偕茉囱b機量全球第一,在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。

      在未來,通過電解水可以將富足的可再生能源轉化成綠氫,為建筑、交通、工業等高排放部門供給清潔環保的綠色原料和燃料,從而減少化石能源的使用,有效減少碳排放。

      因此,未來綠氫的大規模生產,才是氫能產業實現深度脫碳的首要任務。

      不過,實際進展道阻且長。根據IRENA的測算,全球僅有4%的氫氣來自電解水制氫,其余均來自煤炭、天然氣以及石油煉化領域。

      未能大規模推廣的原因在于成本,電解水制氫的成本遠遠高于化石能源成本。

      然而隨著光伏、風電的進一步降本,到2030年國內部分可再生資源優勢區域,其度電成本到達到0.1-0.15元/KWh,綠氫成本逐步下降到14元/KG左右,實現與灰氫平價。

      具備深度脫碳屬性的綠氫無疑是更好的選擇,大規模商用拓展便隨之來臨。

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