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氢燃料电池汽车成本远高于纯电动汽车。预计未来10年成本将降至目前的50%。

早在今年2月份,美锦能源旗下全资子公司山西示范区美锦氢源科技发展有限公司持股京辉气体7.46%。日前美锦能源再加码京辉气体,工商网站显示变更后其所持股权已超过13%,一跃成为京辉气体的第三大企业股东。如此迅速加码,可见美锦能源在氢能全产业链布局的决心。

已进入倒计时30天的东京奥运会上将首次使用氢能源,2022年中国冬奥会将延续这一绿色奥运理念,据悉有超过2000辆汽车用的是氢燃料电池动力。对于全球氢能和燃料电池行业来说,此次冬奥会就是氢能行业的一场盛会。距离绿色冬奥半年有余,国内氢能行业已展开激烈的争夺战。

在氢气的制储运加产业链上,北京环宇京辉京城气体有限公司是华北地区最大的氢气生产厂家之一,是北京市唯一具备合格资质氢能生产厂家,也是唯一一家集制氢、储氢、运氢、加氢并具备完整安全管理体系的企业。

除了京辉气体之外,美锦能源的氢能业务进展迅速。公司已经布局了从氢气气源-加氢站-膜电极(鸿基创能)-电堆(国鸿氢能)-整车(飞驰汽车)的燃料电池全产业链,并于去年年底发布了重卡车型,且公司氢能产业园已经覆盖了几个主要经济发展区域,并且获得当地政府的支撑,包括青岛(渤海湾区域)、嘉兴(长三角区域)、佛山、广州、云浮(粤港澳大湾区及周边区域)等城市以及内陆山西省晋中市。

据公告,2020年青岛美锦氢能科技园整车制造中心投入生产,同时开启了国内首条5G氢燃料公交示范线。公司陆续与河钢集团、京能集团、中科富海等志同道合者达成全面战略合作,探索氢燃料车站一体化示范运行模式、氢能制储运加用全场景模式和产业生态链战略融合模式

------------------------------首个万吨级光伏制氢项目开建-------------------------------

中国石化11月30日宣布,我国首个万吨级光伏制氢项目新疆库车绿氢示范项目正式启动建设,项目投产后年产绿氢可达2万吨。新疆库车绿氢示范项目是规模化利用光伏发电直接制氢的项目,总投资近30亿元,主要包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分,年均发电量6.18亿千瓦时。证券时报称,氢能作为最具发展潜力的清洁能源,对于推动能源转型、促进全球经济可持续发展意义重大。当前我国制氢以煤制氢与工业副产氢为制氢主要来源,占比分别为64%、21%。

--------------------------------------氢燃料电池受资本青睐-------------------------------

事实上,氢燃料电池作为动力电池的重要技术路线之一,目前已开启示范应用。据了解,2022年北京冬奥会与冬残奥会比赛期间,延庆、张家口将投入700余辆氢燃料电池公交车,为赛事提供交通服务保障。

同时,氢能产业相关利好政策也在不断传来。据不完全统计,目前国内已有50多个地级市发布氢能产业规划,北京、上海、山东、河北、河南等地相继出台“十四五”氢能发展规划或扶持政策,并从产业规模、企业数量、燃料电池汽车、加氢站等方面明确阶段目标。

受政策利好影响,氢能、燃料电池等领域概念股近期持续活跃。据Wind数据,燃料电池题材走势近两个月来上涨13.79%。美锦能源等个股大幅冲高。

“一个大致判断是,氢燃料电池技术突破的节点比动力电池晚了十多年。现在氢燃料电池会进入成本下降的快速通道,与十年前动力电池成本开始快速下降是差不多的。我们观察当前纯电动汽车普及的地图发现,纯电动汽车市场大都在中国南部、中部及东部。而其它地方相对少,那就是氢燃料电池汽车的潜在发展空间。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高说。

2030年保有量百万辆?

氢能作为一种高热量、零污染、储量丰富的能源,一直以来都被认为是理想的能源类型。

其中,交通领域对于氢能的应用目前主要集中于氢燃料电池汽车上。据了解,氢燃料电池是以氢气为燃料,通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变为电能的发电装置,具有能量转换效率高、零排放、无噪声等优点。

“燃料电池是氢能的一个部分,但它是先导部分,是引领部分,或说是核心部分。氢燃料电池技术在这两年有重大突破,我们以前总是觉得燃料电池发展太慢了,跟动力电池没法比,现在燃料电池也到了一个技术突破的节点。”欧阳明高说。

华涧新能源联合创始人辛军表示:“2020年和2021年,氢燃料电池汽车的增长会比较缓慢,后面的增长会比较快速。现在的燃料电池汽车就跟十年前的电动汽车一样,到2030年,氢燃料电池汽车的保有量会达到100万辆。”

事实上,当前氢燃料电池车发展仍面临诸多阻碍,成本问题就是制约实现规模化应用的障碍之一。在制造环节,目前国内的氢燃料电池产业链企业,大多尚未实现批量化生产,部分核心材料、技术存在发展瓶颈,企业研发投入较高,产品产量较小,制造成本居高不下。产业链各环节高成本叠加,导致氢燃料电池汽车成本远远高于纯电动汽车和燃油车。

不过据中国工程院院士欧阳晓平科研团队发表的《氢燃料电池技术发展现状及未来展望》预测,氢燃料电池系统的成本将随着技术进步、生产规模的扩大而下降,预计未来10年生产成本将降低至目前的50%。到2035年,氢燃料电池汽车成本将具有与内燃机汽车同等的竞争力并基本接近国外先进水平。

再生能源富余区是突破口?

近期上海、河南、北京、重庆等多地陆续出台氢能地方补贴政策,令相关概念股再度受到资本关注。

利好政策支撑下,11月,氢能源板块指数上涨12.34%,而同一时期上证指数与深圳成指仅分别上涨4.67%和2.38%。进入12月,京城股份、亿利洁能、美锦能源等多只氢能源个股连续上涨,表现亮眼。

据相关机构预测,全年净利润增长超过50%的氢能概念股或将达到28支,16支个股预计翻倍。其中,华昌化工、亿华通、上海石化预计增幅居前,分别为733.37%、437.42%和394.87%。

中信证券分析认为,在政策推动下,产业及资本市场对行业成长预期提升。行业“游戏规则”和政策体系不断完善,有助于激励规模化、技术领先的龙头企业脱颖而出。随着布局企业的增多及政策效果的显现,行业产业化加速将更为确定。

事实上,近年来氢燃料电池已经吸引了众多企业的目光。数据显示,截至2021年10月,我国已有氢燃料电池相关企业2250余家,其中近五成企业成立于5年内。

尽管前景广阔,不过对于未来氢燃料电池的应用场景,目前仍处于探索阶段。在欧阳明高看来,我国西部、北部等可再生能源丰富、纯电动车渗透率较低的区域或将成为氢燃料电池车的发展空间。“市场的突破口在哪里?长城以北、西部和西北部基本上是冬季温度低、能源基地多,可再生能源的集中度高,具有氢能生产和利用的场景,非常适合氢能全产业链发展。所以,今后五到十年,氢能市场的突破口或者适合于市场化的场景就是在可再生能源氢的富余区域,尽量在当地就近利用。”欧阳明高表示。

预测,到2050年氢能将占我国能源体系的10%。供给端来看,当前我国的氢气产量约在2000万吨至3000万吨量级,假设有10%的氢气用于氢燃料电池领域,则当前氢能源汽车行业的耗氢量大约为200万吨至300万吨,2050年之前有着巨大的增长空间。这意味着,作为与电动汽车长期并存互补的技术路线,氢能产业链有望与锂电产业链形成“双雄”的市场格局。


---------------------------氢能六大发展方向-政策利好持续推进--------------------------

《“十四五”工业绿色发展规划》涉及氢能部分,共是六个方面,分别是:加快氢能技术创新和基础设施建设,推动氢能多元化利用;开展可再生能源电解制氢示范工程;鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用;发展氢燃料燃气轮机、超高压氢气压缩机、高效氢燃料电池等新能源装备;开展绿氢开发利用等新型污染物治理技术装备基础研究;推进绿氢炼化等技术的推广应用。

对此,香橙会研究院氢能行业研究员表示,这可能是“氢能顶层设计”中的一部分。规划明确提出开展可再生能源电解制氢示范工程,可以预计可再生能源电解制氢将迎来大发展;整个规划更加重视绿氢,一般来说,绿氢是方向,灰氢是过渡,但规划显示,绿氢要加快发展,绿氢开发利用将在新型污染物治理技术上发挥更大作用;氢能装备里,将超高压氢气压缩机单独提出来,预计接下来超高压氢气压缩机会引起各方面的关注,不排除燃料电池汽车城市群的“八大件”,会增加“超高压氢气压缩机”;鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。

氢能源产业链较长 上游制氢是发展短板

国电投氢能首席专家柴茂荣表示,粗氢价格很便宜,不到10元/kg。但到了加氢站,则差不多涨了8倍。终端氢气是50-80元/kg。产能方面,我国是世界第一,年产量近3000万吨。应用方面,基本上都用在了石油精炼,加氢重整、合成氨、甲醇等,而用于燃料电池等的高纯氢气,则不到1/100。

需求方面,据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》数据,在2030年碳达峰情景下,我国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%,可再生氢产量约为500万吨,部署电解槽装机约80GW。

整个氢能-燃料电池产业链较长、散乱且复杂,氢能源产业链可以分为上游:氢生产与供应;中游:氢储运和加注;下游:燃料电池及核心零部件及燃料电池应用。

氢能上游可分为灰氢、蓝氢、绿氢三类。绿氢由于完全没有碳排放而具有较高的成长空间。但目前国内的氢气生产主要来源于有着低成本优势的石化企业灰氢资源,而蓝氢则成为灰氢过渡到绿氢的重要阶段。

目前可再生能源制氢占比较小,化石能源制氢仍是主要的氢气来源。根据 IRENA 的测算,全球仅有 4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。

而在“富煤、贫油、少气”的能源结构下,目前国内煤制氢的占比超过 60%,电解水制氢的比例则不到 2%。可再生能源制氢仍然任重道远,未来的发展空间巨大。

制氢成本高企,仍然是行业发展短板,供应链体系较为分散。

国内符合燃料电池标准用的氢提纯企业规模小、设备规模小。目前国内氢气的提纯、压缩、运输成本已达制氢成本的3-5倍。上游制氢方面,算入全程运输、运营等全部成本,制氢成本不能超过15元/公斤,才能达到产业量化发展的要求。

中石化相关负责人表示,绿氢制备的成本关键在于新能源发电的电价与电解槽,占比分别为50%和40%,其中又以电价为主要成本。制约绿氢发展的因素是成本,所以降低电价和电解槽成本是中国实现绿氢工业化、规模化的两大核心环节。目前,光伏制氢是绿氢主要发展的途径。

近日正式启动的中国石化新疆库车绿氢示范项目,是全球在建的最大光伏绿氢生产项目,投产后年产绿氢可达2万吨,预计2023年6月建成投产,生产的绿氢将供应中国石化塔河炼化,替代现有天然气化石能源制氢。

柴茂荣表示,降本方面,光伏制氢成本在2025年有望突破,达到每立方一元人民币左右的水平,迎来大规模发展。但光伏制氢主要布局在新疆、内蒙古这些日照比较强的城市,而用氢在长三角东南沿海地区,所以运氢成本成为亟待解决的问题。他指出,大型企业完全可以建子母站方式,通过大型母站将氢气通过撬装车或者专用瓶(换瓶)送到各子站,可以减少30-50元每公斤成本。

一方面,随着光伏产业的持续发展,电价成本有望下降,另一方面,光伏制氢可作为解决光伏发电消纳的重要途径,起到储能的效果,此外,碳税也将为光伏制氢带来竞争力。

宝丰能源公司正在建设国家级“太阳能电解制氢储能及应用示范项目。该项目采用单台产能 1000 标方/小时的高效碱性电解槽制氢设备,并配套相应的氢气压缩与储存设备,可年产2.4亿标方“绿氢”和1.2亿标方“绿氧”。目前已经有10台投入运营,今年年底前全部建成投产。

电解槽目前单位造价2500元/W;随着更大的槽体、更优质的制造工艺,以及技术环节的精进和材料的优化,有望降至1300元/W。届时,绿氢成本将从 2020 年的 30.8 元/kg 快速降至 16.9 元/kg,实现与灰氢平价。上游原材料的平价前景一旦达成,意味着氢能源的大规模产业化铺平了道路。

制氢板块利润规模巨大

除制备环节外,储存运输及终端应用也具有很大的成本改善空间。目前,随着氢气管道与加氢站的快速建设,未来成本有望下降。

终端氢燃料电池应用方面,2020-2030年每年系统成本下降14%左右,长期来看,燃料电池汽车仍将是氢能市场的增长主力。国金证券分析师则认为,制氢板块最有投资价值,氢气收入利润规模大,投入产出计算也相对比较简单。

目前我国每年氢气消费量超过3000万吨,中远期将有希望突破1亿吨。如果按照20元/kg的销售价格,对应5000万吨的销售规模估算,中长期也将是万亿元级别的能源市场。

未来清洁能源的出路关键在绿氢。氢能利用效率高、无污染,还能与多种能源耦合,可以说是实现碳中和目标的关键。

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