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氢能源产业链 | 布局与投资

  • 分类:新闻
  • 发布时间:2021-11-02 14:20
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截止2020年底,我国氢能产量和消费量均已突破 2500 万吨,氢燃料电池汽车保有量为7355多辆,已建成加氢站128座
《中国氢能产业发展报告2020》预计,到2050年,氢能在交通运输、储能、工业、建筑等领域广泛使用,氢能产业链产值扩大,产业产值将超过10万亿元,全国将进入氢能社会。

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氢能产业发展前景

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氢能产业链

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上游制氢
氢能源按生产来源划分,可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三类。

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目前,我国氢气主要来自灰氢。未来与大规模光伏发电或风力发电配套的电解水制绿氢将成为发展趋势。

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制氢成本与原料价格关系最大。虽然绿氢是未来的主流,但目前电解水制氢成本最高,制氢1公斤耗电约35~55度左右,所以水解制氢成本取决于电价高低。

三种制氢方式优缺点及成本

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我国风光已经进入平价上网阶段,在清洁能源基地配备制氢产业,不仅有效减少弃风弃光率,还可以降低新能源制氢的电价成本,一举多得。

中游储运

氢气储存方面,在未来有大规模氢气存储需求的可能性下,利用盐?/岩洞进行氢气储存(配合管网运输)是大规模氢气储存的最佳方式(低成本、高可行性),但是该类储存方式受到天然地理条件的直接制约,对于天然盐矿床资源缺乏区域并不具备可行性;目前在氢气用量相对较小且运输半径有限的情况下,采用高压气态储存在经济性和实用性上最优,而随着技术的进步和运输半径的提升,液氢储运将具备一定的竞争力。

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资料来源:《Making the Hydrogen Economy Possible》(ETC)

氢能运输方面,目前主要运输手段有三种,即高压气氢、低温液氢、管道输氢,其中高压气氢运输是现下主流的运输方式。

氢能运输成本与储运距离和储运量有密切关系。短距离低用量(城市内)适合高压气态储运,但是需要高压容器的投资建设;中距离低用量(城际间)适合液氢储运,但是仍需要技术进步推动降本;长距离高用量(洲际间)适合管网运输,但是需要高额的基础设施建设投资。

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资料来源:《Making the Hydrogen Economy Possible》(ETC)

加氢站作为氢能产业上游制、中游储与下游应用市场的枢纽,加氢站的数量和布局直接影响着氢能的储运成本。

目前我国建设一个日均加氢量500kg的35MPa固定式加氢站的建设成本约1200万元(对应单位投资2.4万元/kg·d)。国内现阶段主要为外供氢高压氢气加氢站,其最为重要、成本占比最高的是三大系统——压缩、储氢及加氢系统。

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来源:《中国氢能发展路线图1.0》(中国电动汽车百人会)

佛山市全国加氢站最多的城市,在加氢站的建设上也走在前列。为解决氢能短缺和运输问题,佛山探索建设了全国首个综合能源制氢加氢加气一体化站。
佛燃能源南庄制氢加氢加气一体化站于2020年12月28日开工,是集天然气制氢、光伏发电耦合电解水制氢、加氢、加气等功能于一体的综合能源供应站,属于站内制氢-加氢母站,日制氢加氢能力达到1000公斤,可满足100辆氢能公交的使用需求。
由于一体化站无需长管拖车运输、无装卸车环节,因而无运输成本、无运输装卸安全风险,对于降低终端用氢成本和减少城市道路运输安全风险有积极作用。这一模式也为全国加氢站建设提供了参考价值。
下游应用

氢能的下游应用市场主要有工业、交通、储能三大场景。其中交通将是氢能消费的重要突破口。氢燃料汽车发展方面,目前是以政策引导的区域市场模式,由“短期示范——公交、物流领域示范运行——城市群示范”,逐步迈入商业化推广阶段。

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根据中国氢能联盟预计,2050年氢能在中国终端能源体系中占比至少达到 10%,氢气需求量接近6000万吨,其中交通运输领域用氢2458万吨,约占该领域用能比例19%,燃料电池车产量达到520万辆/年。

氢燃料电池车具有能量密度高、安全、舒适等优点。燃料电池的能量密度高,可达0.5-1.0kWh/kg,特别适合重载车。电堆与氢罐是分开的,提高了发动机的安全性,电堆不易产生爆炸。氢燃料电池车在续驶里程、加氢时间、驾驶舒适性均可与燃油车接近。目前,氢燃料电池车必须解决购置和使用成本较高的问题,经济性是能否大规模发展的关键。

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目前燃料电池发动机贵,导致一辆车售价是燃油车的三倍左右,锂电池车的1.5-2.0倍

加氢站的建设费用高达1200-1500万元。

在加氢站的加氢费用每公斤高达60-80元,只有降到40元以下才具备与燃油车竞争的基础。
因此,要实现无补贴的燃料电池车商业化,必须大幅度降低燃料电池发动机的成本和氢气的成本,同时降低加氢站的建设费用。

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氢能产业全景图谱

中央企业是氢能产业链的主要参与者。此外,在上游制氢环节,参与者还有阳光电源、隆基股份等光伏龙头企业,探索光伏制氢项目。
氢能产业全景图谱如下:

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氢能源产业报告

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全球氢能产业布局和投资

能源发展网

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产业发展势头强劲,全球有超过200个已宣布的氢能项目

根据国际氢能委员会统计,在全球范围内,氢能产业链目前已有228个已建、在建及规划项目(见图1)。其中,有17个是已公开的兆瓦级绿氢生产项目(即>1GW可再生能源和>20万吨/年的低碳氢产能项目),主要分布在欧洲、澳大利亚、亚洲、中东、智利等国家和地区。

欧洲在已公开的氢能项目数量方面处于全球领先地位(126个项目,占比55%),澳大利亚、日本、韩国、中国和美国紧随其后。

到2030年,全球氢能投资将超过3000亿美元

预测,到2030年,全球氢能产业链的投资总量将超过3000亿美元——相当于全球能源投资的1.4%。预计到2030年全球将有800亿美元的成熟投资,其中包括处于规划阶段的450亿美元,和已承诺的项目或在建、已投产或已投入运营的项目380亿美元(见图2)。

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图2:已公布投资明细(按阶段划分)

从地域分布上来看,预计欧洲的投资份额占比最大(约45%),其次是亚洲,而中国以约亚洲总投资50%的份额领先。

制氢项目将占投资的最大份额。

氢能企业投资增速也将快速增长。与2019年的投资相比,预计到2025年各企业投资总额将增加六倍,到2030年增加16倍。

国内方面,2020-2025年,我国氢能产业投资额平均年增速将达45%,2025-2030年投资增速有所放缓,但仍维持约20%以上增速。其中电解水制氢规模及需求增长迅猛,投资规模将增加30-100倍以上。

各国政府氢能政策将助推产业投资加速的势头

全球各国政府已投入总计约700亿美元。占世界GDP总量50%的75个国家已提出净零排放目标,占世界GDP总量80%的国家出台二氧化碳定价机制(见图3)。

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图3:全球脱碳和氢能政策占比

预计到2030年,燃料电池汽车保有量将超过450万辆,其中中国、日本和韩国将带头推动燃料电池汽车产业发展,届时全球将建设10,500个加氢站,为这些车辆提供燃料。

在工业领域,各国也提出了氢能发展目标。

全球已公布的2030年绿氢的年产能从之前的230万吨增加至670万吨(见图4)。

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图4:全球已公布的绿氢产能规模统计(到2030年)

截至2021年6月,全国已有11个省,14个市在十四五规划中明确提出要发展氢能产业。目前我国各省市到2025年的氢能规划产值总额已接近万亿,巨大市场潜力下的规模效应,将是我国氢能产业迅速发展的基础。

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