氢能版“十城千辆”会开启下一个风口吗?
2020年5月9日,财政部发布《关于征求<关于开展燃料电池汽车示范推广的通知>(征求意见稿)意见的函》(下称《征求意见函》)。本文针对《征求意见函》中的主要内容,对氢能产业链进行了简单分析,针对各地资源禀赋、产业规模、经济实力等进行浅显分析,建议各地因地制宜,充分利用好产业政策,健康有序发展。
我国氢能产业链现状
氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源。许多科学家认为,氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源,因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的,而不像煤、石油和天然气等能源可以直接从地下开采。
我国对氢能的制备和使用越来越重视,经多年酝酿和多次提议,2020年4月10日,国家能源局印发《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,其第一百一十五条明确:能源包括煤炭、石油、天然气(含页岩气、煤层气、生物天然气等)、核能、氢能、风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能、风力和热力以及其他资源。这是首部以国家级法律将氢能确定为能源。
氢能产业链的上游主要是氢气的制备,中游主要是氢气的储运环节,下游主要是氢气的应用环节,包括加氢站和燃料电池下游的应用情况。
下面从氢能产业链的不同环节来简要分析:
一、氢气的制备:目前我国制氢方式有化石能源制氢、电解水制氢、化工过程副产氢、生物质制氢、核能制氢、光催化制氢等。其中化石能源制氢、化工过程副产氢等“灰氢”是国内主要的制氢方式。尽管这种制氢方式相对经济,但对环境保护不利,有待于被其他方式取代;而生物质制氢、核能制氢、光催化制氢等制备的“绿氢”,则将是我国未来制氢的发展方向。
因为不同地域的氢能状况不同,所以对氢能的利用程度也不尽相同。其中,我国西南地区水利资源丰富,但弃水情况严重,而且当地对氢能的利用并不高;东北、西北地区风能、光能资源丰富,但弃风、弃光也有相当数量;京津冀地区已运行了多个风电耦合制氢项目,氢能应用示范正在有序推进;东部沿海及南部地区氢燃料电池汽车示范运营领先全国,市场基础较好。
二、氢气的储运环节:在国外先进水平中,挪威通过半集中化电解水制氢和采用50MPa高压气态管束车运输方式,实现低于40元/kg的氢气销售价格。运氢效率及经济性较好,合理配置用氢需求在半径200km范围内,使运输价格在10元/km左右;而我国气态储运压力较低,单车运氢量远低于国外先进水平1000-1500kg/车,是导致储运成本较高的重要因素。若将氢气运输距离缩短至30km以内,综合考虑前期投资成本和氢气运输成本,可得到40元/kg的氢气价格。
三、氢气的应用环节:首先在加氢站布局情况中,加氢站是氢燃料电池汽车发展的必要条件之一。据网上数据显示:从2006年第一座加氢站投入使用至2019年底,全国已建成的加氢站共有61座,已投入运营的有52座,在建/拟建加氢站数量为72座。目前我国已建成的61座加氢站,分别位于安徽、北京、上海、江苏、浙江、广东、河北、辽宁、河南、四川、湖北、山东、山西、内蒙古、新疆等15个省市。其中,广东已建成17座加氢站位列全国第一,上海已建成加氢站10座位列全国第二。江苏和湖北均以已建成加氢站5座,并列第三。
其次在燃料电池汽车方面,燃料电池汽车是氢能的最好应用出口。相对于传统内燃机汽车,氢燃料电池车无污染排放、能效较高,用燃料电池车代替燃油、燃气车辆,有利于节能减排。
目前,欧美日等国家主要以燃料电池乘用车为主,而中国市场则以燃料电池商用车为主,其中又以公交客车和物流车为主,环卫车和邮政车也在逐年增加。仅以燃料电池公交车在国内主要城市运营的数量为例,据不完全统计,全国有21个城市有燃料电池公交车在运营,见下表:
特别是在燃料电池客车方面,我国多家客车企业均有布局,并在多个城市达到了批量运营。
氢能将迎来良好发展机遇
《征求意见函》显示:“示范期间,要推广超过1000辆达到相关技术指标的燃料电池汽车,平均单车累积用氢运营里程超过3万公里,建设并投入运营标准加氢站超过15座。”
《征求意见函》显示,此次被具体征求意见的有北京市、山西省、上海市、江苏省、河南省、湖北省、广东省、四川省财政厅(局)等八个省份。
具体来看,四川省是国内可再生能源制氢和燃料电池电堆研发的重要地区,四川省油气资源丰富、水电装机规模位居全国前列,仅年调峰弃水电量就高达139.96亿千瓦时,装机弃水电量约为500亿千瓦时,电解制氢可供给百万辆燃料电池车运行。日前,该区域共有规模以上企业15家,示范运行燃料电池车40辆。加氢站1座,并计划到2020年建成5座。
山西省中,大同已见氢储能综合能源互补项目。项目分两期建设,一期工程“制氢+储氢+加氢”同步建设,计划制氢能力达每日5000吨,并配套建设分布式光伏电站和风电电站;二期工程拟以“液化氢+光伏+供热”三位一体综合建设。
以上海、江苏和山东为代表的东部区域,是中国燃料电池车研发与示范最早的地区,早在“十一五”期间便依托国家“863”项目进行燃料电池车研发,并在2010年上海世博会期间进行了示范运行。目前,上海市和山东省已出台氢能发展整体规划长三角氢走廊建设稳步推进,商业生态初具锥形。如上表山东省有四个城市运营燃料电池公交车。江苏有苏州和张家港两个城市在运营燃料电池公交车。
以广东佛山、云浮为代表的南部区域,是中国燃料电池车大规模示范和加氢网络规划较为成熟的地区。目前,该区域共有规模以上企业32家,示范运行燃料电池车177辆,加氢站7座,并计划到2020年建成40座
以湖北和河南省为代表的中部区域,是中国燃料电池重要零部件研发和客车大规模示范地区。依托已建年产100万件膜电极,在建年产100万吨液体有机储氢材料1.00套燃料电池发动机,2.000辆燃料电池客车等项目,逐步打造氢能产业链。目前,该区域共有规模以上企业27家示范运行燃料电池车43辆;加氢站4座,并计划到2020年建成21座。
以北京、河北和辽宁为代表的北部区域,是中国较早开展燃料电池电堆和关键零部件研发的地区,并在2008年北京奥运会期间进行了燃料电池车试运行。依托在建年产1.3万套燃料电池系统,6600吨制氢等项目,氢能产业链逐步完善。目前,该区域共有规模以上企业73家,示范运行燃料电池车314辆以上,加氢站3座,并计划到2020年建成30座。
整体来看,我国氢能的发展前景良好,全国已有二十多个城市发布了氢能产业发展规划,但从征求意见稿只面向8个省市可以看出,此次政策出台是想集中财力,利用现有基础,切实有效的发挥地方省市的主体作用,再加以国家层面的政策扶持,以点带面,最终扩展到全国的思路。
特别是《征求意见函》提出,以上省份的示范城市主要采取自愿申报、专家评审方式确定,对符合条件的申报城市方案进行综合评审,确定示范城市,方案成熟一个实施一个,更加注重实效。
综上,氢能在国家政策的引领下,不再是遥不可及的事,将迎来良好的发展机遇。