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从冬奥火炬“飞扬”看我国氢能产业的发展前景

行业监测分析 易观分析 2022-02-25 1237
2022年2月25日,易观分析发布《从冬奥火炬“飞扬”看我国氢能产业的发展前景》的分析报告,作为数字经济领域极具前瞻性的内容,《数字经济全景白皮书》通过详实的数据对数字经济进行全方位解读与复盘,帮助企业在数字化转型大潮下把握方向,寻找弯道超车的新机遇。 《数字经济全景白皮书》持续关注2022北京冬奥会。北京冬奥会主火炬在奥运历史上首次使用“微火” 体现低碳、绿色、环保理念。奥运火炬作为奥运会的重要的形象元素之一,北京冬奥会火炬“飞扬”更是彰显出我国的文化魅力与科技实力。“飞扬”火炬采用氢能为燃料,各赛场的出行通过大规模使用氢能源汽车,中石油和中石化提供氢燃料。本次冬奥会使用氢能源,大幅度降低碳排放,展示我国绿色低碳的发展理念。本文将简要从奥运火炬“飞扬”来分析我国氢能源产业链上中下游的发展现状以及氢能源未来的发展趋势。

冬奥火炬“飞扬”首创采用氢能为燃料,展示我国“绿色低碳”的发展理念

 
火炬作为冬奥会重要的形象元素之一,2022年北京冬奥会的火炬“飞扬”更是充分彰显出了主办国和主办城市丰富的文化内涵和文化自信。

相比于历届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料不同,北京2022年冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料,最大程度减少碳排放,与奥运的绿色、环保的理念相融合,也向世界展示我国的绿色低碳的发展理念。

2022年北京冬奥会示范运营1000+辆氢能源汽车,配备30多个加氢站,成为全球最大的一次燃料电池汽车示范应用体现。借助冬奥之风,有望成为我国氢能源汽车加速发展的分水岭,届时整个氢能源产业链将为之受益。



我国能源结构的优化调整,非石化能源占比不断提升,氢能相比其他新能源优势显著

 

双碳政策驱动下,我国能源结构不断优化调整,非化石能源占比不断提升。从现有的能源结构看,新能源主要由风能、水能、光伏等构成。但经过数十年的发展,我国的风能发电、光伏发电技术已处于世界领先水平,其成本大规模的下降,为制取绿氢提供奠定了可行的基础条件。与此同时,氢作为一种很好的储能介质,可有效解决光伏、风能发电过程中的弃电问题,将对剩余电能存储下来,减少能源的浪费。



氢气的燃料热值明显高于其他能源,且氢气燃烧后可实现零碳排放。未来随着电解槽、燃料电堆等核心技术的突破,以及央企加快加氢站的建设步伐,我国的氢能源产业将迎来新的高速发展期,用氢成本将进一步降低,使得我国离碳中和之路越来越近。


  氢能源的产业链图谱分析




从我国氢能源产业链来看:


上游在制氢环节:头部效应显著,绿氢供给较少

我国优势显著,制氢规模已居世界首位,以煤制氢、工业副产氢为主,但大部分氢气为“灰氢”,有待进一步纯化。行业市场较为分散,头部企业市场份额占比较大,主要为中国石化和国家能源集团。随着我国光伏与风电技术不断突破与发展,我国大规模制取“绿氢”的条件会逐步形成,有利于更好地降低氢气的制取成本,推进氢能源商业化进程。

中游储运环节:产消不匹配,产业化水平低

由于氢气生产地区与使用区域不匹配的问题,导致氢气储运难度较大。我国的氢气运输技术仍待进一步提升,存储和运输企业的数量较少,产业化水平较低。

氢气生产出后存储的方式分高压气态、低温液态、固态储氢以及有机液态储氢。其中在低温液态储运方面,我国的大容积液态氢球罐、罐车技术与国外存在差距,且关键零部件仍依赖于进口;高压气态储运方面与国际先进水平存在一定差距;有机液态储氢仍大多处于实验阶段,存在脱氢技术复杂、脱氢能耗大、脱氢催化剂技术有待突破等技术瓶颈。

氢气运输则可分为气氢输送、液氢输送和固态氢输送。不同运输距离成本有所差异,其中300公里以内,液氢管道运输和气氢运输成本较优;400公里以上的则液氢罐车优势较为明显。由于氢气运输与存储环节存在压差,需要专门增压机进行增压处理,而增压机我国主要依赖进口,进一步提高了氢气的使用成本。

氢气储运方面,日本、欧洲的技术优势显著,且商业化进程较高,其次是美国。相比之下,我国已经具备了生产30MPa、70MPaⅢ型储氢瓶的能力,且30MPaⅢ型储氢瓶具有成熟的产品,而对于70MPaⅢ型储氢瓶,我国现有技术实力有待进一步提升,才能得以大规模商业化量产。

下游加氢站建设及综合应用环节:核心技术待突破,商业化有望加快

从加氢站的建设及运营情况看,我国加氢站主要集中在东部沿海区域,与该区域的氢能源产业发展息息相关,其中上海和广东两大省市加氢站数量占比最高。随着中石化、中石油、国家能源等大型央企入局建设加氢站,我国的加氢站的数量将进一步增加,有利于降低氢能的使用成本。

氢燃料电堆与氢燃料车方面:我国已形成燃料电堆、系统等关键零部件产业化生产能力,但核心部件及基础材料,如质子交换膜、气体扩散层、催化剂和氢气循环泵等还依赖进口。尽管产业与技术存在明显短板,但通过我国政府政策与产业力量的合力驱动,近年来我国氢能与燃料电池汽车产业发展取得了比较明显的进步。


氢能源未来的发展趋势分析


双碳政策助力氢能源发展更具笃定性:双碳政策背景下,我国的能源结构的优化调整,以此来解决国家面临的能源安全问题、大气污染问题、气候问题等。风能、太阳能的发电易受气候影响,对电网的平衡能力要求较高。但利用清洁能源进行制取绿氢将成为未来电力发展的重要方向,叠加电制氢设备可解决输入电力波动问题。氢能源的快速发展将会是我国离碳中和更进一步。


风力、光伏发电逐步迈入平价时代,为大规模制取绿氢奠定基础:我国光伏产业链历尽近十年的快速发展,光伏新增装机量、累计装机量已位居世界第一,同时产业链的上下游核心技术已完全实现自控。我国的风电装机规模世界第一,海上风电规模也位居世界第一,海上风电开发规模和技术初具领跑全球的基础条件,2022年有望成为我国海上风电的平价元年。隆基、协鑫、阳光电源、节能风电、上海电力等上市龙头企业纷纷加大布局绿氢产业,光伏、风力发电成本不断降低成本,使得制取绿氢成本进一步降低。同时,光伏、风力制氢将冗余的电力以氢能的方式储存下来,解决季节性电力不平衡及电力系统的调峰问题。

氢能源汽车的大规模商业化,将加快自动驾驶、AI等新技术应用落地进程:中国凭借规模化的市场需求将成为全球氢能源汽车产业发展重要市场之一。自动驾驶、AI等新技术的核心应用场景之一在交通运输领域,氢能源车的大规模商业化,叠加新技术的助力,使得整个交通运输领域碳排放进一步降低、运作效率大幅度提高,推动该产业的智能化发展进程。