氢能十万亿市场爆发在即,哪些关键节点值得关注?

氢能加 2023-06-28
3014 字丨阅读本文需 8 分钟

6月25日,国内首次高压力多管材氢气输送管道中间过程应用试验完成,为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑。将来,氢能或有十万亿元级市场。

试验平台由国家管网集团自主搭建

本次试验分为充氢测试和纯氢爆破测试两个阶段,是国内首次对DN250口径、6.3MPa输氢非金属管道和在役金属管道进行的在线测试,试验管道尺寸及试验压力均超过国内已建纯氢管道主要运行指标,也是国内首次对非金属管道进行高压纯氢爆破试验。

本次利用的试验平台是国内首个多介质、多材质、多尺寸管道试验测试平台,能满足纯氢、掺氢和二氧化碳管道输送和设备设施测试要求,也是国内首个高压力纯氢测试平台。该平台由国家管网集团自主搭建。

值得一提的还有,开展此次纯氢爆破试验的国家管网集团管道断裂控制试验场,是国内唯一具备高钢级、大口径、多介质管道全尺寸爆破试验技术条件的试验平台。

五大发电集团氢能布局

当前,氢能产业利好政策频发,国内氢能产业迎来前所未有的发展新机遇。与此同时,氢能市场迎来新活力,企业频频投资合作,其中以“五大四小”为代表的电力央企更是占据核心位置,纷纷押注氢能,争当行业领头羊角色。

国家电力投资集团、中国华能集团、中国华电集团、国家能源集团、中国大唐集团“五大”电力企业均布局氢能领域。

国家电力投资集团(下称“国家电投”)是我国五大发电集团之一,是全国唯一同时拥有水电、火电、核电、新能源资产的综合能源企业集团,也是最早发力氢能产业的央企之一。

中国华能集团有限公司(下称“华能集团”)创立于1985年,是国务院批准成立的国有重要骨干企业,是国家授权投资的机构和国家控股公司的试点。华能集团涉足氢能,最早从旗下的中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司(下称“华能清能院”)开始。华能清能院早在2017年就自主研发了大功率熔融碳酸盐燃料电池技术,能够实现分布式氢能发电。

中国华电集团有限公司(下称“中国华电”)是2002年底国家电力体制改革组建的国有独资发电企业,属于国务院国资委监管的特大型中央企业。从2021年开始,中国华电就在源网荷储一体化、多能互补综合智慧能源、可再生能源制氢等方面进行布局。

国家能源投资集团有限责任公司(下称“国家能源集团”)于2017年11月28日正式挂牌成立,是经党中央、国务院批准,由中国国电集团公司和神华集团有限责任公司联合重组而成的中央骨干能源企业。

2021年8月,国家能源集团陕西公司与陕西咸阳区举行光储氢综合应用一体化项目签约,项目总投资20亿元,规划建设项目包括电解水制氢站及配套加氢站容量500-2000Nm³/h。

2021年9月,国家能源集团氢能产业项目签约江苏如东县,项目总投资30亿元,其中制氢投资20亿元,加氢站投资5亿元,生产线投资5亿元。

2022年4月1日,国家能源集团与福建省人民政府签约,根据协议,双方将在煤炭储运基地、港口铁路建设、综合能源服务、氢能运用、新能源开发、新能源装备制造、清洁能源发展、低碳智慧园区等方面加强项目规划合作,推动合作共赢,实现高质量发展。

2022年10月,国家能源集团打造宁夏首个氢能全产业链生态项目,预计2023年年底建成投产。该项目包括两座制氢规模达每小时2万标立方米的制氢站,两座加氢站及配套输氢管线等设施,预计年产4509吨高纯氢。

中国大唐集团公司是2002年12月29日在原国家电力公司部分企事业单位基础上组建而成的特大型发电企业集团,是中央直管独资企业。

2022年3月21日,东方锅炉与大唐海南能源签署《氢能产业综合示范合作框架协议》。2022年3月26日,大唐海南氢能产业发展中心在海口揭牌成立。

2023年2月17日,大唐集团分别与内蒙古自治区政府、内蒙古能源集团签署战略合作协议。中国大唐集团规划未来五年在内蒙古增加投资1000亿元,在风电、太阳能、绿电制氢、新型储能、清洁煤电、煤炭、煤化工、城镇供热等领域与自治区本土企业开展全方位、深层次、多样化合作,推动实现地企双赢。

2023年5月7日,中国大唐集团新能源股份有限公司多伦15万千瓦风光制氢一体化示范项目(制氢)环境影响评价第一次公示。项目总投资3.88亿元,年操作时间8000h,达产后全年制氢量7059万Nm³。

氢能爆发的临界点在哪?

目前来看,制约氢能发展的主要因素,归根到底就是一个字:贵。

要解决这个问题,主要依赖三个方面:第一是绿电成本的快速下降,比如异质结、钙钛矿替代传统晶硅,目前趋势已经非常明显了。

第二是制氢设备成本的快速下降。此前中国没有专门的制氢产业链,很多制氢设备并不是专用的,而要先买别的行业的机器,改造之后才能用。但随着近期氢能行业热度的提升,一大批初创公司和上市公司纷纷入局隔膜和电解槽,未来相关设备标准化定型及量产后,制氢成本也会明显下降。

第三是大规模管道输氢的可行性。6月25日,国内首次高压力多管材氢气输送管道中间过程应用试验完成。

对于管道输氢,目前国内还处于争论状态,担心氢原子渗透到碳钢里,出现氢脆问题。但前文也提到,现在德国等多个国家都在尝试管道输氢,也取得了不错的效果。

那么,氢能爆发的临界点在哪里?个人觉得,有两个关键节点值得关注:

第一个节点是2030年。

还是以欧洲为例,先看消费端,目前德国境内加氢站的平均零售价为9.5欧元/公斤,但氢能的能量密度更大,1公斤氢大概可以满足一辆家用轿车100公里的续航需求。相比燃油车的话,当前欧洲汽油价格是1.9欧元/升,按普通燃油车百公里5个油计算,其实欧洲的氢能车使用成本已经与传统燃油车相当。

再来看供给端,2021年12月,标普全球普氏(S&P Global Platts)发布了全球首个“碳中和氢”(Carbon Neutral Hydrogen,CNH)的价格指数。他们选取了美国加州、美国海湾地区(包括得克萨斯州和路易斯安那州)、荷兰(代表欧洲)、沙特阿拉伯(代表中东)、日本(代表远东)、澳大利亚西部(代表澳洲)共计6个地区,算出了各地“碳中和氢”的平均出厂价格,分别如下:

比较有意思的是,此处的“碳中和氢”没有限定氢气制取的方式,而是限定了要使碳市场工具(如购买碳配额,CCS等)抵消掉制氢过程中的碳排放,以最终差值作为价格基准。可以看出,在6个地区中,欧洲的综合制氢成本是最高的,出厂价与零售价相差无几,扣除运费基本就是亏的,必须要依赖国家补贴。

而如果到2030年,“氢走廊建设规划”可以初步建成,意味着欧洲能够以比现在低一半的价格使用北非和中东地区的绿氢,届时,绿氢就可以顺势承接掉欧洲灰氢和蓝氢的市场份额,整个体系就能在不依赖补贴的情况下先运转起来,这可能是未来氢能发展的一个转折点,出海方向上可能也会有一波机会。

第二个节点是2美元/公斤。

首先,这是一个能够颠覆现有能源结构的价格。因为有燃油税和补贴,氢能在交通领域尚有一战之力,但到了工业领域就完全不够看了。以钢铁冶金为例,目前我国终端氢能成本大概在60-70元人民币/公斤左右,补贴后约40元人民币。氢想在冶金领域完全替代天然气或焦炉煤气,必须要达到人民币13元(约2美元)/公斤。这么看来,两者差距非常大。

但换句话说,一旦拐点来临,氢能成本低于2美元,届时大规模替代化石能源也会变得非常迅速。

其次,2美元/公斤也是一个目力所及可以达到的价格。

对于何时能达到2美元,不同机构有不同测算。比如《中国氢能源及燃料电池产业发展报告2020》就预测,到2030年,中国的绿氢成本将低于2美元(约15元/kg),而按照清华团队的预测,则是要到2040年之后。上述差异来主要自于大家对技术学习率的判断,核心原因还是制氢设备初始装机规模太小,很难基于历史数据做出非常准确的预测。

比如,对于电解槽成本降低的预测,清华大学选取的数据来自1956年~2014年,但要知道当时大部分国家连制氢工业都还不存在,整个电解槽行业都是依附于氯碱生产而存在,在这种情况下学习曲线依然能够达到18%.所以该团队也在论文中提到,假设学习率比预计基准学习率加快50%,绿氢成本将于2030年左右低于15元/kg.

总之,科研界与产业界对于绿氢成本的下降潜力是没有分歧的,区别只在于速度。事实上,即使根据一般常识来判断,在如此小的基数下,只要稍微增加一些装机量,综合成本也会下降很多。

文章来源: ​NE-SALON新能荟,36氪,索比氢能网

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