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觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？

發(fā)布時(shí)間：2021-04-01 09:25:17  
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01


什么是氫能？氫能有哪些優(yōu)點(diǎn)？

氫在宇宙中分布廣泛，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%。氫能是氫(H)在物理與化學(xué)變化過(guò)程中釋放的能量。氫燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源。

 燃燒熱值高

除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351千焦/千克，是汽油發(fā)熱值的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。

 燃燒性能好 

點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。

無(wú)毒

與其他燃料相比，氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。

多種形態(tài)

以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。

耗損少

可以取消遠(yuǎn)距離高壓輸電，代以遠(yuǎn)近距離管道輸氫，安全性相對(duì)提高，能源無(wú)效損耗減小。

運(yùn)輸方便

氫可以減輕燃料自重，可以增加運(yùn)載工具有效載荷，這樣可以降低運(yùn)輸成本，從全程效益考慮社會(huì)總效益優(yōu)于其他能源。

減少溫室效應(yīng)

氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)。




02


氫能源產(chǎn)業(yè)鏈：日益完善，整裝待發(fā)

氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫氣制取、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加氫站對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行氫氣的加注，中游燃料電池系統(tǒng)及零部件生產(chǎn)制造，下游氫燃料電池應(yīng)用等眾多環(huán)節(jié)。

上游
制氫產(chǎn)氫：氫可以通過(guò)多種方式制取，氫能制取現(xiàn)在主要有三種模式


  • 煤制氫，我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富；

  • 可再生能源制氫，當(dāng)前我國(guó)有大量可再生能源無(wú)法并網(wǎng)消納，用可再生能源棄風(fēng)、棄光、棄水來(lái)制氫，簡(jiǎn)易可行，技術(shù)上沒(méi)有問(wèn)題；

  • 大量的工業(yè)制氫，像化工、焦?fàn)t等，我國(guó)是產(chǎn)能大國(guó)，都可以制氫。




觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖1)

氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸：氫氣量和狀態(tài)不同，方式不同。儲(chǔ)氫目前主要的辦法有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、金屬儲(chǔ)氫、有機(jī)液儲(chǔ)氫等。
目前國(guó)內(nèi)外主要以高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫（35兆帕和70兆帕）和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫為主。氫氣的運(yùn)輸通常根據(jù)儲(chǔ)氫狀態(tài)的不同和運(yùn)輸量的不同而不同，主要是罐車(chē)運(yùn)輸、管道運(yùn)輸?shù)韧緩健?/span>

觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖2)

加氫站建設(shè)：加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，也是氫能走向成熟的關(guān)鍵。
截止2020年11月21日，全球主要?dú)淠車(chē)?guó)家和地區(qū)共建成加氫站458座，另有255座在建或擬建的加氫站。我國(guó)共建成88座加氫站，位居世界第二，另有149座在建或規(guī)劃當(dāng)中的加氫站。
根據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》顯示，2025、2030年中國(guó)加氫站分別建成300、1500座，十年間年復(fù)合增速達(dá)31.1%。到2050年加氫站數(shù)量將達(dá)10000座，行業(yè)產(chǎn)值達(dá)12萬(wàn)億元。

中游
氫燃料電池電堆涉及質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散材料、催化劑等多種零部件和關(guān)鍵材料，將電堆和配件兩大部分進(jìn)行集成，形成氫燃料電池系統(tǒng)。

下游
氫能源應(yīng)用有多種方式，可以通過(guò)傳統(tǒng)熱機(jī)也可以通過(guò)燃料電池。由于燃料電池跳出了熱循環(huán)的限制，因而具有更少的能量損失，能量利用效率更高。同時(shí)，燃料電池利用氫能源具有噪音小等優(yōu)點(diǎn)。因此燃料電池是氫能源利用的理想形式。氫能源燃料電池下游有便攜設(shè)備、固定式應(yīng)用和交通運(yùn)輸式應(yīng)用。
2021·RECRUIT

據(jù)公開(kāi)資料顯示，到2050年中國(guó)交通運(yùn)輸、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)氫能普及應(yīng)用，燃料電池車(chē)產(chǎn)量達(dá)到520萬(wàn)輛/年，固定式發(fā)電裝置2萬(wàn)臺(tái)（套）/年，燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能550萬(wàn)臺(tái)（套）/年。





03


央企布局氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)力哪些領(lǐng)域？

隨著氫能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，以及全球應(yīng)對(duì)氣候變化壓力的持續(xù)增大，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界各國(guó)備受關(guān)注，氫能及燃料電池技術(shù)作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)達(dá)成了共識(shí)，多國(guó)政府都已出臺(tái)氫能及燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家更是將氫能規(guī)劃上升到國(guó)家能源戰(zhàn)略高度。
一股由央企作“先鋒”的中國(guó)氫能潮流正在到來(lái)......
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖3)
2018年2月，中國(guó)氫能聯(lián)盟在北京正式成立。從制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫再到燃料電池，到電池動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，再到車(chē)輛，這是一套全新的配套系統(tǒng)工程，廠線長(zhǎng)、投資大，不是單個(gè)企業(yè)能夠承受的。中國(guó)氫能聯(lián)盟定位為國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，包括十幾家（東方電氣、三峽集團(tuán)、中國(guó)中車(chē)、中國(guó)船舶、中國(guó)一汽等）央企在內(nèi)，共有50多家來(lái)自能源生產(chǎn)、裝備制造、交通運(yùn)輸、冶金材料等不同領(lǐng)域的企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)加入。
近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)部委密集出臺(tái)政策引導(dǎo)并鼓勵(lì)氫能和氫燃料電池技術(shù)的開(kāi)發(fā)和發(fā)展，加速了氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。中央企業(yè)發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，在氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈布局顯眼。

上游產(chǎn)業(yè)鏈
氫能與傳統(tǒng)油氣、化工產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)系密切，中石化、中石油在油氣儲(chǔ)運(yùn)零售終端建設(shè)和運(yùn)營(yíng)方面有一定的技術(shù)基礎(chǔ)和整合優(yōu)勢(shì)，是其中的典型代表。
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖4)
中國(guó)石化是國(guó)內(nèi)最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)，目前氫氣年生產(chǎn)能力超350萬(wàn)噸，占全國(guó)氫氣產(chǎn)量的14%左右，已在廣東、浙江、上海、廣西、貴州等地建成若干油氫合建示范站。“十四五”期間中國(guó)石化將布局 1000座加氫站或油氫合建站，打造“中國(guó)第一大氫能公司”。
中國(guó)石化具有氫氣提純技術(shù)基礎(chǔ)。2020年9月，擁有中國(guó)石化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首套高純氫氣生產(chǎn)示范裝置在高橋石化成功投產(chǎn)。該裝置以低成本的煉油裝置副產(chǎn)氫氣為原料，生產(chǎn)燃料電池車(chē)用高品質(zhì)氫氣，國(guó)內(nèi)首次將煉廠副產(chǎn)氫氣提純至99.999%，遠(yuǎn)高于99.97%的燃料電池車(chē)用氫氣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖5)
圖 | 國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)華投資國(guó)內(nèi)首座35兆帕/70兆帕雙模商業(yè)加氫站
國(guó)家能源集團(tuán)則在氫能產(chǎn)業(yè)鏈及氫能裝備方面深入布局。
圍繞其產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，國(guó)家能源集團(tuán)初步形成了全國(guó)性的氫能項(xiàng)目的布局。比如，在如皋建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)純天候商業(yè)運(yùn)營(yíng)的加氫站，總的儲(chǔ)氫能力大約600公斤，每天加氫能力大約1000公斤，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)行政審批完備、完全市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)、全天候、數(shù)字化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)加氫站。
在氫能科技研發(fā)上，一方面，國(guó)家能源集團(tuán)要重點(diǎn)聚焦氫能的供給側(cè)，另一方面，加強(qiáng)化工副產(chǎn)氫和用碳捕集技術(shù)以后的煤制氫。目前，國(guó)家能源集團(tuán)在相關(guān)領(lǐng)域已具備多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。

中游產(chǎn)業(yè)鏈
國(guó)家電投、東方電氣等央企則側(cè)重于研發(fā)氫燃料電池及其核心部件，突破核心技術(shù)，建立自主知識(shí)品牌。
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖6)
圖 | 熱電聯(lián)供氫能分布式能源系統(tǒng)（東方鍋爐研制）
經(jīng)過(guò)十年的核心技術(shù)創(chuàng)新與自主產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，東方電氣已全面掌握了燃料電池核心零部件研制、電堆工程設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成與控制等關(guān)鍵技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池系列產(chǎn)品，并已建成中國(guó)西部首條年產(chǎn)能1000套的燃料電池自動(dòng)化生產(chǎn)線。
位于四川德陽(yáng)示范的100千瓦級(jí) PEMFC分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)，可用于家庭住宅、酒店、公共設(shè)施等場(chǎng)景的小型熱電聯(lián)供系統(tǒng)，數(shù)據(jù)機(jī)房、信號(hào)基站等設(shè)施的備用電源等。

下游產(chǎn)業(yè)鏈
在終端應(yīng)用燃料電池汽車(chē)方面，東風(fēng)集團(tuán)、一汽集團(tuán)和中國(guó)中車(chē)等央企也進(jìn)行了深度布局。
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖7)
2020年1月2日，首臺(tái)搭載由國(guó)家電投集團(tuán)自主研發(fā)燃料電池電堆的氫能客車(chē)在寧波正式下線，車(chē)輛由中國(guó)中車(chē)集團(tuán)生產(chǎn)，車(chē)長(zhǎng)12米，續(xù)航里程達(dá)到了600公里。



01


為何央企在氫能產(chǎn)業(yè)扮演先鋒角色？

目前，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初步階段，“從零開(kāi)始”的投資、應(yīng)用成本較高。
在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上，我國(guó)氫能上游產(chǎn)業(yè)具備一定優(yōu)勢(shì)，制氫規(guī)模已居世界首位，煤氣化制氫和堿性電解水制氫具有特色和優(yōu)勢(shì)。但在可再生能源制氫技術(shù)等方面與國(guó)外相比有較大差距；儲(chǔ)氫方面，我國(guó)固定式高壓儲(chǔ)氫技術(shù)和固態(tài)儲(chǔ)氫材料研究處于國(guó)際先進(jìn)水平，但在車(chē)載高壓儲(chǔ)氫及氫運(yùn)輸方面仍落后于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加氫站設(shè)施數(shù)量也較少，難以滿足商業(yè)化條件；在中下游燃料電池應(yīng)用側(cè)方面，無(wú)論是燃料電池的核心零部件技術(shù)，還是燃料電池乘用車(chē)的各項(xiàng)指標(biāo)，我國(guó)都還需要投入更多時(shí)間和資金，加大研究力度，才能趕上世界先進(jìn)水平。
觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖8)
在氫能源生產(chǎn)和應(yīng)用方面，能源央企底蘊(yùn)豐厚，經(jīng)驗(yàn)豐富。以國(guó)內(nèi)最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)中國(guó)石化為例，擁有相當(dāng)數(shù)量的制氫裝置，原料涉及天然氣、煉廠干氣等；也是用氫大戶，生產(chǎn)的氫氣用作煉廠加氫裝置的配氫、聚烯烴裝置的輔助原料等。
氫能源產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用方向是氫燃料電池汽車(chē)，而燃料電池主要瓶頸是成本。
“整個(gè)氫燃料電池是從國(guó)家層面、從能源角度來(lái)開(kāi)發(fā)的，目的就是打通整個(gè)燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈。哪怕投進(jìn)去一百億、一千億，我們也能做得起，作為國(guó)家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級(jí)的一部分，央企進(jìn)入才是正道。”國(guó)家電投集團(tuán)氫能首席專(zhuān)家柴茂榮說(shuō)道。在他看來(lái)，日本是全世界最執(zhí)著于氫能的國(guó)家，到目前為止已經(jīng)發(fā)展20多年了，至少投入了上萬(wàn)元億資金，才有如今相對(duì)成熟的氫能源市場(chǎng)，才有日系車(chē)企先后實(shí)現(xiàn)氫燃料汽車(chē)的量產(chǎn)。這真的不是單個(gè)中小企業(yè)就能做的。


觀點(diǎn) | 紛紛入局十萬(wàn)億，氫能產(chǎn)業(yè)為何成為央企們追逐的「國(guó)潮」？(圖9)

來(lái)源：國(guó)資小新

全國(guó)人大代表王鳳英：“新能源+智能化”將推動(dòng)中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)“彎道超車(chē)”(圖2)

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