“雙碳”背景下，氫能產(chǎn)業(yè)正吸引越來越多的“入局者”，“東方氫島”的建設(shè)步伐也不斷加快。
萬億氫能賽道：漫長而執(zhí)著的“奔赴”
在剛剛過去的一周里，氫能源板塊再迎風(fēng)口。
受北京發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案影響，A股市場氫能源概念迎來了一波上漲行情，不少上市公司“沾氫即漲”。其中不乏美錦能源、金能科技、漢纜股份等在青島有重大氫能產(chǎn)業(yè)項目布局的上市公司。
在“碳達峰、碳中和”的目標下，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正步入快車道。2019年氫能首次寫入政府工作報告。此后，各地陸續(xù)出臺氫能產(chǎn)業(yè)重磅規(guī)劃。頻頻的政策利好，讓氫能源板塊受到資金熱捧。寄托著投資者的殷切希望，氫能源板塊自2020年5月起一路走高。
據(jù)不完全統(tǒng)計，今年以來，國內(nèi)A股上市公司已發(fā)布關(guān)于布局氫能產(chǎn)業(yè)的公告多達1．71萬條，183家上市公司宣布入局。企查查數(shù)據(jù)則顯示，今年上半年我國氫能企業(yè)注冊量為339家，同比增長89％，呈現(xiàn)飛速增長的趨勢。
8月5日，中國石化青島煉化首車300公斤燃料電池用氫正式出廠。
在爭相加碼布局氫能產(chǎn)業(yè)的同時，多家氫能源概念公司提示業(yè)務(wù)進展和炒作風(fēng)險，為資本市場“降火”。相關(guān)公司紛紛回應(yīng)稱上市公司相關(guān)業(yè)務(wù)尚在發(fā)育期，業(yè)務(wù)占比較小。業(yè)內(nèi)人士表示，盡管相關(guān)企業(yè)在苦練“氫”功，但目前氫能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在不少難題，在降成本、擴需求的雙側(cè)推動下，有望在未來5年獲得市場放量。
強勢爆發(fā)的氫能源概念背后，一條荊棘叢生但極具戰(zhàn)略意義的萬億產(chǎn)業(yè)賽道浮出水面。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出，預(yù)計2020年至2025年間，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達1萬億元。而這，是一場全球范圍的競賽，也是“東方氫島”努力奔赴的未來。
碳中和時代“氫”大有可為
要想實現(xiàn)碳中和目標，迫切需要開發(fā)新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)來實現(xiàn)深度減排，實現(xiàn)“脫碳”“固碳”甚至“負碳”。
氫是很好的還原劑，也是大部分化工和石化產(chǎn)品的組成元素。無論是以清潔氫和低碳氫替代化石能源實現(xiàn)交通、工業(yè)、建筑與發(fā)電部門的“脫碳”，還是通過碳捕集封存和資源化利用“加氫固碳”實現(xiàn)碳循環(huán)經(jīng)濟，抑或是通過生物質(zhì)制氫與碳捕集技術(shù)結(jié)合等方式生產(chǎn)“負碳氫氣”，氫能都在這些路徑中扮演著大有可為的“關(guān)鍵角色”。
與煤炭、石油和天然氣相比，氫能在自然界中不是天然存在，需要通過一次能源化學(xué)加工或轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。相比用化石燃料生產(chǎn)的灰氫以及使用碳捕集封存技術(shù)將尾氣脫碳后得到的藍氫，利用可再生能源電解水產(chǎn)生的綠氫才能達到二氧化碳零排放，才是符合碳中和發(fā)展方向的選擇。
在鋼鐵行業(yè)，氫冶金是當前重點的探索方向。2020年11月，河鋼集團與全球礦業(yè)冶金巨頭意大利特諾恩集團簽約，共建全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業(yè)化生產(chǎn)廠，推動傳統(tǒng)“碳冶金”向“氫冶金”轉(zhuǎn)變。今年5月年產(chǎn)120萬噸煉鋼原料的氫氣直接還原廠在河鋼宣鋼廠區(qū)開工，一期60萬噸采用世界首套新一代低碳氫能源示范裝置，計劃于2021年底投產(chǎn)，可替代傳統(tǒng)高爐碳冶金工藝，建成后年減碳幅度可達60％；二期60萬噸將采用風(fēng)能、太陽能等可再生能源進行電解水制氫做還原氣，實現(xiàn)無化石能源冶煉。
在能源化工行業(yè)，基于綠氫反應(yīng)制備甲醇是高效轉(zhuǎn)化利用二氧化碳、“以氫固碳”的重要途徑之一。2020年初，在中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部主任李燦團隊的努力下，擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全球首套直接液態(tài)太陽燃料規(guī)?；铣身椖吭谔m州新區(qū)試驗成功，目前已發(fā)展成為千噸級規(guī)?；柸剂虾铣晒I(yè)示范工程。據(jù)測算，若以我國當前8000萬噸甲醇產(chǎn)能計算，液態(tài)陽光甲醇與煤化工制甲醇相比，將減排數(shù)億噸級二氧化碳。合成氨也是化工領(lǐng)域氫消費占比最大的場景之一，目前挪威、美國、巴西等都在建設(shè)綠氫合成氨的工廠。未來，甲苯、乙烯的生產(chǎn)過程中，利用綠氫也可以大幅減少溫室氣體的排放。
在交通領(lǐng)域，氫燃料電池系統(tǒng)具有清潔環(huán)保、續(xù)航里程長、加氫時間短等優(yōu)勢，未來可以作為動力應(yīng)用于重型貨車、難以電氣化的軌道交通、大型船舶、大型飛機等，降低長距離高負荷交通對石油和天然氣的依賴。
在建筑能耗上，通過氫燃料燃氣輪機技術(shù)和燃料電池技術(shù)實現(xiàn)對家庭住宅、商業(yè)建筑進行熱電聯(lián)供，也是美德日韓等國家企業(yè)爭相投入的研發(fā)方向。
關(guān)乎能源安全的儲能介質(zhì)
氫能之所以被廣泛認為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉矗€因為，對于構(gòu)建低碳高效現(xiàn)代能源體系來說，氫能更大的價值在于，它是一種重要的儲能介質(zhì)。
可再生能源（如水電、風(fēng)能、太陽能）的間歇性特點，導(dǎo)致其不能長時間持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電能。受制于電網(wǎng)消納能力，經(jīng)常會出現(xiàn)“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象。據(jù)全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心發(fā)布的《2021年二季度全國新能源電力消納評估分析》顯示，今年上半年，全國棄風(fēng)電量126．4億千瓦時，風(fēng)電利用率96．4％；棄光電量33．2億千瓦時，光伏發(fā)電利用率97．9％。其中，青海、陜西、寧夏、河南、貴州都出現(xiàn)了“棄風(fēng)棄光”增長現(xiàn)象。而今年2月美國中部和南部大片地區(qū)遭遇創(chuàng)紀錄的極端低溫天氣，風(fēng)力渦輪機葉片因結(jié)冰而停止，更是帶來世紀大停電。日益頻繁的極端天氣，也讓人們對可再生能源供電的可靠性提出了更高的要求。
儲能就成為解決問題的必由之路——將可再生能源發(fā)電儲存起來，在需要時釋放，以保障可再生能源發(fā)電持續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，提高電網(wǎng)接納間歇式可再生能源的能力。氫作為一種重要的二次能源，可以通過電解水獲得，再加之自身突出的特點，被認為是理想的儲能介質(zhì)。
從氫的來源上看，風(fēng)電、光伏制氫可實現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無碳化。同時，與鋰電池相比，氫作為儲能介質(zhì)具有能量密度高、補能速度快、低溫適應(yīng)好等優(yōu)勢，非常適合長時間儲能手段，來解決風(fēng)能、光伏發(fā)電所遇到的時段不平衡，季度不平衡等問題，實現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)無法實現(xiàn)的大規(guī)模、跨季節(jié)、跨時段、跨地域的儲能，將成為促進可再生能源消納的利器。
作為極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術(shù)，氫能不僅適用于大規(guī)模儲能和長周期能量調(diào)節(jié)，還可以在調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)、削峰填谷等多類型能源互聯(lián)、搭建微電網(wǎng)等方面發(fā)揮重要作用。
也正是因為如此，近年來，光伏和風(fēng)電領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)紛紛加碼氫能布局，將可再生能源與氫能“聯(lián)姻”為綜合能源開發(fā)提供了新的路徑。
作為新能源的開發(fā)重點，海上風(fēng)電可在沿海地區(qū)就近消納。對于青島來說，“氫”從海上來，也將是值得期待的未來。
產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實依然“骨感”
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計，到2050年，我國氫氣需求量將接近6000萬噸，可再生能源電解制氫占比將達到70％，實現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸，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)值達到12萬億元。
這無疑將成為引領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展的新增長極。但相對于豐滿的未來圖景而言，氫能產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實情況還要“骨感”得多。目前，我國在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的制氫、儲運、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，技術(shù)路線、成本高企、產(chǎn)業(yè)化瓶頸等諸多難題還有待攻克，為行業(yè)后續(xù)發(fā)展增添了許多“不確定性”。
在制氫環(huán)節(jié)，目前制綠氫的主流技術(shù)包括堿性電解水（AWE）、質(zhì)子交換膜電解水（PEM）和固態(tài)氧化物電解水（SOEC）。受成本、成熟度與產(chǎn)業(yè)鏈配套等多因素影響，AWE在國內(nèi)是主流；盡管PEM電解槽運行更加靈活、更適合可再生能源的波動性，但當前國內(nèi)PEM技術(shù)正在經(jīng)歷從實驗室研發(fā)向市場化、規(guī)?；瘧?yīng)用的階段變化，與歐洲先進技術(shù)差別較大；SOEC技術(shù)最大的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)換效率比較高，可以實現(xiàn)80％以上電解水制氫的能源轉(zhuǎn)換效率，但它需要高溫的運行環(huán)境，材料的循環(huán)壽命、成本和技術(shù)都存在難題。
在目前氫產(chǎn)能中占比極其有限的可再生能源綠氫制備領(lǐng)域，最大的困擾是成本問題。電解水制氫七八成的成本來自電。據(jù)測算，在可再生能源發(fā)電成本下降到0．15元／kWh以下時，用電解水制氫參與化工行業(yè)可以和既有生產(chǎn)供給進行競爭。而預(yù)計到2030至2035年左右，綠氫制備成本達到15元／kg以下，就有望在加油站和石化燃料平價。
在儲氫環(huán)節(jié)，當前國內(nèi)儲存方法主要還是成本相對較低的高壓氣態(tài)儲氫，而加氫站主要是長管拖車運輸高壓氣態(tài)氫，運輸距離相對短，運輸成本比較高；在液氫方面，設(shè)備關(guān)鍵零部件依賴進口，與國外技術(shù)差距明顯，產(chǎn)能嚴重不足。目前，美國和日本主推液氫儲運技術(shù)路線，全球有三分之一的加氫站采用了技術(shù)液氫技術(shù)，澳大利亞為日本供氫的項目也采用了液氫運輸船遠距離輸送。
在加氫用氫環(huán)節(jié)，燃料電池、加氫站等所需的關(guān)鍵零部件或依賴進口或沒有量產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，導(dǎo)致了相應(yīng)環(huán)節(jié)的高成本。以燃料電池為例，據(jù)中國國際經(jīng)濟交流中心信息部數(shù)據(jù)顯示，我國膜電極組件成本約為4000元／千瓦，與國際700元／千瓦差距較大；我國電堆成本為6000元／千瓦，國際指標為1000元／千瓦。
事實上，在全球范圍內(nèi)，氫能技術(shù)還在摸索階段，但一場氫能領(lǐng)域的全球競賽已經(jīng)展開。據(jù)統(tǒng)計，目前約占全球GDP52％的27個國家里面，有16個國家已經(jīng)全面制定了國家層面的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，有11個國家正在制定進程中。
日前，工信部在相關(guān)回應(yīng)中表示，將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略。各地已經(jīng)迅速行動，目前已經(jīng)有20多個?。▍^(qū)、市）發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導(dǎo)意見。
8月19日，山東省政府網(wǎng)站發(fā)布了《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。這也是山東繼6月發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2020－2030年）》之后，再度對氫能產(chǎn)業(yè)進行部署?！兑?guī)劃》表示，將圍繞創(chuàng)建“國家氫能產(chǎn)業(yè)示范基地”，發(fā)揮我省氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢，健全完善制氫、儲 （運）氫、加氫、用氫全產(chǎn)業(yè)鏈氫能體系，加快形成“中國氫谷”“東方氫島”兩大高地，打造山東半島“氫動走廊”，實施“氫進萬家”科技示范工程，推動氫能創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展。
“東方氫島”蓄勢待發(fā)
在最近這一波行情中，多家上市公司在回應(yīng)投資者時披露了在青島最新的氫能產(chǎn)業(yè)布局。
金能科技8月17日發(fā)布公告稱，金能化學(xué)（青島）有限公司與青島董家口經(jīng)濟區(qū)管理委員會、青島董家口發(fā)展集團有限公司三方合作對工業(yè)副氫進行提純、壓縮、儲運、充裝，全面配套氫能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展。漢纜股份則表示，已成立了青島漢河氫能裝備科技有限公司，進行通信、電力、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等氫能備用電源和氫能熱電聯(lián)供等產(chǎn)品的研發(fā)和市場推廣，同時生產(chǎn)銷售100w－120kw各種功率電堆，目前已建成了3．5萬平方米的生產(chǎn)車間，部分設(shè)備正在調(diào)試中。美錦能源也在回應(yīng)中表示，青島是公司轉(zhuǎn)型發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重點區(qū)域之一，布局青島也是為了更好地搶占市場先機。
在2020年出臺氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，圍繞研、制、儲、運、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈部署項目，已建成3座加氫站……青島，正在加速建設(shè)“東方氫島”的步伐中，向著氫能時代邁進。
讓青島成為氫能技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)策源地。自2017年便開始引入氫能產(chǎn)業(yè)的青島國際院士港，依托中國工程院、同濟大學(xué)、清華大學(xué)、湖南大學(xué)、國家燃料電池汽車動力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心等行業(yè)領(lǐng)先研發(fā)資源，打造氫能與燃料電池技術(shù)實驗室。
在氫燃料電池關(guān)鍵零部件和整車制造領(lǐng)域，青島美錦燃料電池商用車整車生產(chǎn)項目、明天氫能北方工程研究中心及氫能燃料電池系統(tǒng)及核心部件生產(chǎn)基地項目、FCP中德氫動力產(chǎn)業(yè)園項目均入列《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》的氫能產(chǎn)業(yè)重點工程，青島在山東氫能產(chǎn)業(yè)鏈尤其是關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)節(jié)上的地位可見一斑。
讓青島的車用上青島的氫。中國石化青島煉油化工有限責任公司承擔建設(shè)的青島氫能資源基地項目第一車青島地產(chǎn)藍氫于8月5日出廠，結(jié)束了青島加氫站只能從淄博、濱州等地遠距離購氫的歷史，未來隨著項目的建成投產(chǎn)，將解決青島地區(qū)燃料電池氫保供問題，還可為青島周邊區(qū)域提供潔凈的氫能源。
以裝備制造帶動儲氫、加氫環(huán)節(jié)創(chuàng)新。作為國內(nèi)唯一具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓活塞式氫氣壓縮機生產(chǎn)制造商，青島康普銳斯能源科技有限公司自主研發(fā)的新工藝可以降低加氫站建設(shè)成本50％以上，目前公司研發(fā)生產(chǎn)的壓縮機已在加氫站、制氫廠家投入使用，正在加速更多規(guī)格的產(chǎn)品量產(chǎn)。
在應(yīng)用場景上，由青島真情巴士集團運營的50輛氫能源公交車已經(jīng)在西海岸新區(qū)運行了半年有余，累計運行超55萬公里；6月26日，隨著山東省首條城際氫干線首發(fā)儀式同時在青島國際院士港智能制造產(chǎn)業(yè)園和臨沂路運港智慧物流裝備產(chǎn)業(yè)園舉行，170輛氫能冷鏈物流車和渣土車在青島——臨沂干線上啟動運營，每年可減少二氧化碳排放量近2萬噸。
據(jù)統(tǒng)計，目前，青島在全產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)共有11個項目入選省“十四五”期間氫能產(chǎn)業(yè)重大示范試點項目，是全省入選項目數(shù)最多的城市。
從能源革命的角度來看，氫經(jīng)濟的空間難以估量。在全鏈條布局下的“東方氫島”圖景中，青島氫經(jīng)濟已然箭在弦上，蓄勢待發(fā)。
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