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國際氫能展整理:
國內(nèi)氫能政策
2023年7、8兩月共發(fā)布9項部委政策,51項地方政策。其中,規(guī)劃類政策數(shù)量略增,多地發(fā)布碳達峰實施方案,與獎補有關(guān)的專項扶持政策正逐步落實。
7月14日,國家發(fā)改委發(fā)布關(guān)于《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2023年本,征求意見稿)》,其中高效經(jīng)濟制氫、運氫及高密度儲氫技術(shù)開發(fā)應(yīng)用及設(shè)備制造,加氫站及車用清潔替代燃料加注站,新一代氫燃料電池技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用、可再生能源制氫,液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)儲氫,管道拖車運氫,管道輸氫,加氫站,氫電耦合等氫能技術(shù)推廣應(yīng)用等均為鼓勵類。
7月27日,國家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于公示第三批能源領(lǐng)域首臺(套)重大技術(shù)裝備(項目)的通知》,其中兆瓦級純氫燃氣輪機、200kW級固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、兆瓦級質(zhì)子交換膜制氫及發(fā)電系統(tǒng)、國產(chǎn)2噸/天氦膨脹制冷氫液化系統(tǒng)、70MPa加氫站大流量隔膜壓縮機、百千瓦級高電流密度PEM電解槽等9項氫能技術(shù)裝備入選,涉及國家能源集團、國家電投、中國航天、國家電網(wǎng)、中科院大連化物所等多家單位。
7月27日,國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于推動現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》,提出在資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的地區(qū),推動現(xiàn)代煤化工與可再生能源、綠氫、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)等耦合創(chuàng)新發(fā)展。
7月28日,國家能源局發(fā)布《關(guān)于公開征求2023年能源領(lǐng)域擬立項行業(yè)標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃項目意見的通知》,其中氫能行業(yè)標準14項,包括低碳清潔氫能標準、水電解制氫系統(tǒng)性能、燃料電池性能評定、加氫站綜合性能測試以及氫氣輸送管道焊接技術(shù)等標準。
8月份,工信部相繼發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)第二批石化化工行業(yè)鼓勵推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄(第二批)的通知》、《關(guān)于組織開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景與案例征集工作的通知》、《關(guān)于2022及以前年度新能源汽車推廣應(yīng)用補助資金清算審核初審情況的公示》等文件,提出建立石化企業(yè)氫氣資源管理系統(tǒng)平臺,要求可再生能源制氫或工業(yè)副產(chǎn)氫年生產(chǎn)規(guī)模達到5000噸以上,并對前期的獎補政策進行落實。
7月,全國共有9個省市地方發(fā)布氫能政策規(guī)劃10條,主要為市區(qū)級政策,其中,上海市發(fā)布《上海交通領(lǐng)域氫能推廣應(yīng)用方案(2023-2025年)》,將重點發(fā)展重卡、公交、冷鏈、非道路移動機械等應(yīng)用場景,到2025年力爭實現(xiàn)示范應(yīng)用燃料電池汽車總量超過1萬輛,完成不少于70座的加氫站建設(shè)。克拉瑪依市印發(fā)《克拉瑪依市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2023—2025年)》,提出到2025年“綠氫”產(chǎn)能達到10萬噸/年以上,實現(xiàn)制氫成本18元/kg以下,相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破300億元以上,積極爭取納入國家燃料電池汽車示范城市群等。
8月,全國共有12個省市地方發(fā)布氫能政策規(guī)劃15條,主要為市區(qū)級政策(詳見附件2),其中,新疆維吾爾族自治區(qū)發(fā)布《自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動方案》,提出到2023年,建設(shè)2—3個氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū),可再生能源制氫量突破2萬噸/年,推廣氫燃料電池車突破50輛;到2025年,可再生能源制氫量達到10萬噸/年,推廣氫燃料電池車1500輛以上。西安市印發(fā)《西安市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2023-2035年)》征求意見稿,規(guī)劃到2025年氫能相關(guān)企業(yè)總數(shù)超過50家,力爭產(chǎn)值突破100億元;到20230年,氫能相關(guān)企業(yè)總數(shù)超過150家,培育氫能裝備制造鏈主企業(yè)2-3家,力爭產(chǎn)值突破300億元;到2035年,氫能相關(guān)企業(yè)總數(shù)超過500家,力爭產(chǎn)值突破1000億元。
7月,全國共有12個省市發(fā)布氫能相關(guān)政策12條,含省級政策2條,市區(qū)級政策10條。其中,吉林省、石家莊市、江門市、濱州市、株洲市等均發(fā)布碳達峰實施方案,提出氫能領(lǐng)域相關(guān)布局;杭州市政府發(fā)布《關(guān)于加快推進綠色能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施意見》,提出加快培育氫能裝備制造業(yè),大力發(fā)展氫燃料電池發(fā)動機和氫燃料分布式發(fā)電系統(tǒng),著力突破質(zhì)子交換膜、電堆材料、高效催化劑等關(guān)鍵零部件及材料國產(chǎn)化瓶頸;積極爭取加入國家燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群,并對在杭州市開展示范應(yīng)用的氫燃料電池運營車輛及加氫站運營企業(yè)進行相應(yīng)補貼。
8月,全國共有13個省市發(fā)布氫能相關(guān)政策14條,含省級政策8條,市區(qū)級政策5條。其中,青海省、新疆維吾爾族自治區(qū)、云南省、巴彥淖爾市、中山市、婁底市、株洲市等均發(fā)布碳達峰實施方案,提出氫能領(lǐng)域相關(guān)布局;深圳市工信局發(fā)布《深圳市加快打造“新一代世界一流汽車城”三年行動計劃(2023-2025年)》,提出支持開展燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)(控制策略、動力系統(tǒng)集成)、關(guān)鍵零部件(雙極板、膜電極、高性能電堆)和關(guān)鍵材料(催化劑、碳紙、質(zhì)子交換膜、高壓儲氫瓶)等領(lǐng)域研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用;依托國家燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群,推動氫燃料電池汽車在重載及長途交通運輸?shù)阮I(lǐng)域先行示范應(yīng)用等。
國內(nèi)可再生氫項目
國內(nèi)制氫來源分布
國內(nèi)制氫來源包括三大類:化石能源制氫、電解水制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫;化石能源制氫占比最大,包括煤制氫、天然氣制氫、石油制氫;工業(yè)副產(chǎn)氫占比其次,包括焦炭和蘭炭副產(chǎn)氫、氯堿和其他副產(chǎn)氫、輕烴裂解副產(chǎn)氫;電解水制氫占比最小,包括電網(wǎng)、風電、光伏、水電、核電電解水。
國內(nèi)可再生制氫項目分布
截至2023年3月15日,國內(nèi)規(guī)劃可再生氫項目合計429.4萬噸/年;已運行項目5.6萬噸/年;建成尚未運營2.5萬噸/年;在建項目19.7萬噸/年;規(guī)劃待建401.6萬噸/年;地區(qū)分布:產(chǎn)能規(guī)劃前五的省份是內(nèi)蒙古、吉林、上海、河北、寧夏。
國內(nèi)已運營項目分類
截至2023年2月,國內(nèi)已運營的可再生氫項目中,按照制氫來源分類:光伏13個,占比48%;風電5個,占比18%;水電1個,占比4%;多種來源8個,占比30%;按照應(yīng)用方向分類:交通16個,占比37%;科研12個,占比28%;發(fā)電6個,占比14%;合成甲醇2個,占比9%;儲能1個,占比2%;其他5個,占比12%。
國內(nèi)可再生氫產(chǎn)能建設(shè)快速推進
據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院統(tǒng)計,2022年國內(nèi)新增可再生制氫項目產(chǎn)能3.3萬噸/年,同比增長65%;截至2022年底在建項目17.7萬噸,均有望在2年內(nèi)投產(chǎn)運營;據(jù)統(tǒng)計,2022年國內(nèi)電解水制氫設(shè)備出貨量722MW,同比提升106%。
國內(nèi)氫能應(yīng)用領(lǐng)域
國內(nèi)氫能在化工領(lǐng)域應(yīng)用
國內(nèi)氫能在工業(yè)領(lǐng)域主要用于化工:按照各省用氫企業(yè)主要產(chǎn)品劃分,氫能在化工領(lǐng)域主要用來合成氨、合成甲醇、石油精煉、合成其他化工品;按照用氫企業(yè)產(chǎn)能看:國內(nèi)合成氨58745萬噸,占比80%;合成甲醇6183萬噸,占比9%;石油精煉4642萬噸,占比6%;合成其他化工品3791萬噸,占比5%。
國內(nèi)燃料電池汽車
截至2023年2月,國內(nèi)公告車型993輛,客車和專用車幾乎各占一半;截至2022年底,國內(nèi)累計銷售燃料電池汽車1.03萬輛,距離“十四五”目標還差4萬輛。
國內(nèi)加氫站
隨著燃料電池汽車保有量的不斷增加以及中石化、中石油等能源央企的入局持續(xù)加速,國內(nèi)加氫站數(shù)量明顯增加。截至2022年,國內(nèi)共建成投運加氫站274座,仍有較大發(fā)展空間,同比增長25.7%。2023年上半年,全國已建成加氫站數(shù)量351座,位居世界第一。
國內(nèi)可再生氫項目
國內(nèi)制氫成本分布
我們把制氫成本分為:可再生氫成本(綠氫)、清潔氫成本(綠氫和藍氫)、綜合氫成本(綠氫、藍氫、灰氫);目前,各個地區(qū)的可再生制氫成本均高于工業(yè)副產(chǎn)制氫,更高于化石能源制氫;趨勢上看,可再生制氫成本呈現(xiàn)下降趨勢;工業(yè)副產(chǎn)和傳統(tǒng)能源制氫受能源價格上漲影響,成本上升。
可再生制氫成本下降趨勢
國內(nèi)可再生氫氣成本分布:從可再生氫氣成本分布看,西北<東北<華北<西南<華東<華中<華南;近5年來,所有區(qū)域的可再生氫成本持續(xù)下降,并仍有很大降本空間。長期看可再生電力制氫成本下降展望:據(jù)預(yù)測,到2030年,國內(nèi)電解水制氫裝機有望擴大至100GW以上,堿性電解槽投資成本將從2020年的2000元/KW,降低至2030年的1500元/KW。同時,得益于可再生電力成本的降低,可再生電力制氫成本有望下降至13元/公斤,在成本上充分具備與化石能源制氫競爭的能力。
不同電解水制氫成本拆分
根據(jù)能源轉(zhuǎn)型委員會測算數(shù)據(jù),應(yīng)用電網(wǎng)電力制氫時,燃料成本占比約80%,固定投資占比15%,運營費用占比5%;可再生能源制氫時,燃料成本占比60-70%,固定投資占比30%,剩余為運營費用;天然氣制氫(CCUS,碳捕獲),燃料成本占比55%(現(xiàn)在更高),固定投資占比30%,剩余為運營費用。
氫氣存儲與運輸常見的氫氣儲存、運輸方式為氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)合金儲氫三種方式,重點是安全、低成本提高質(zhì)量儲氫率。
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院統(tǒng)計,目前我國主要采用20MPa氣態(tài)高壓儲氫與集束管車運輸?shù)姆绞?當用氫規(guī)模擴大、運輸距離增長后,提高氣氫運輸壓力或采用液氫槽車、輸氫管道等運輸方案才可以滿足高效經(jīng)濟的要求;氫的儲運體系建設(shè),可以借鑒天然氣儲運體系,結(jié)合實際的應(yīng)用場景,選擇合適的儲運方式。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈
氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游依次為:制氫、儲運、加氫、能量轉(zhuǎn)換(燃料電池)、用氫;我國已經(jīng)掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝;在制、儲、輸、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過300家,集中分布在長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀等區(qū)域。
綠氫是未來重點發(fā)展方向
氫的顏色用于代表制造氫的來源和工藝,目前分為9種顏色:綠色、藍色、灰色、棕色或黑色、綠松石色、紫色、粉色、紅色、白色;綠氫是利用可再生電力,通過水電解工藝生產(chǎn)的氫氣,在生產(chǎn)過程中沒有二氧化碳的排放,是未來重點發(fā)展方向。
電解槽電解水制氫的核心設(shè)備
如前所述,在綠氫制備過程中,燃料成本占比60~70%,固定投資占比30%,剩余為運營費用;電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的核心部分:電解水制氫系統(tǒng)由電解槽及輔助系統(tǒng)組成,其中電解槽是電解反應(yīng)發(fā)生的主要場所,輔助系統(tǒng)則包括電力轉(zhuǎn)換、水循環(huán)、氣體分離、氣體提純等模塊;從成本構(gòu)成來看,電解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為40%~50%。
電解槽分類——堿性是國內(nèi)主流
生產(chǎn)綠氫的核心是高效電解水制氫技術(shù)。按照工作原理和電解質(zhì)不同,電解水制氫技術(shù)分為4類:堿性電解水(ALK);質(zhì)子交換膜電解水(PEM);高溫固體氧化物電解水(SOEC);固體聚合物陰離子交換膜電解水(AEM)。目前國內(nèi)超過95%的電解水都應(yīng)用堿性電解水技術(shù)。
堿性電解水工作原理
堿性電解水制氫的電解質(zhì)為30%質(zhì)量濃度KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。反應(yīng)過程:在直流電下,水分子在陰極得到電子生成氫氣和氫氧根離子,氫氧根離子在電場和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過隔膜到達陽極,并且失去電子生成氧氣和水。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電極、隔膜等零部件組成。