氫能列入政府工作報(bào)告，新賽道加快發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2024-03-07 13:49
作者：澤平宏觀 任澤平
2024年兩會《政府工作報(bào)告》指出：“加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長引擎?！边@是中央在全國年度經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃方面首次指出要加快氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。之前我們曾多次提出“發(fā)展氫能意義巨大，推動氫基建應(yīng)適度超前”?！?/span>氫能、儲能、智能駕駛是新萬億級賽道。”現(xiàn)在，氫能已成為國家構(gòu)建新型能源體系的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。截止2023年底，我國可再生能源制氫項(xiàng)目達(dá)到58個，覆蓋21個省份，合計(jì)項(xiàng)目規(guī)模654.5兆瓦。未來“電+氫”，構(gòu)成全新能源系統(tǒng)?，F(xiàn)在政策發(fā)力,將氫作為獨(dú)立能源來發(fā)展：引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)打通上下游關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建設(shè)全鏈條的能源體系和各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大：1、我國風(fēng)光資源的空間分布不均勻，能源需求大多在胡煥庸線以東南。氫能可以實(shí)現(xiàn)能源尤其是新能源的“西氫東送”。2、傳統(tǒng)鋰離子儲能限制較多，氫儲能優(yōu)勢突出，結(jié)構(gòu)性替換需求明顯。3、綠氫替代傳統(tǒng)灰氫，綠色氫能應(yīng)用空間巨大，包括氫化工、氫冶金、氫交通全面替代成環(huán)保的綠氫，涉及經(jīng)濟(jì)活動范圍和需求潛力十分龐大。當(dāng)下，氫能的經(jīng)濟(jì)性是產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心。需進(jìn)一步提高電解水制氫效率、完善氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、突破儲運(yùn)技術(shù)。建議增強(qiáng)以下產(chǎn)業(yè)政策覆蓋：1、直接支持上游制氫。包括設(shè)備項(xiàng)目研發(fā)、可再生能源制氫項(xiàng)目試點(diǎn)鋪開、擴(kuò)大示范規(guī)模，從生產(chǎn)端探索降低氫氣制備成本方法。2、完善中游和中下游兩套氫基建設(shè)施建設(shè)。中游儲氫罐、輸氫管網(wǎng)、運(yùn)氫罐車結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大規(guī)模運(yùn)輸，中下游毛細(xì)輸氫管網(wǎng)+加氫站建設(shè)助力短距離、應(yīng)用端輸氫，加速終端滲透、保障需求，能極大降低輸氫和用氫成本。3、考慮對下游應(yīng)用場景直接補(bǔ)貼。提升氫氣消費(fèi)經(jīng)濟(jì)型，帶動終端需求跟進(jìn)。參考科技部與山東省聯(lián)合實(shí)施的“氫進(jìn)萬家”大規(guī)模推廣應(yīng)用示范，對氫燃料電池車輛購置和使用場景進(jìn)行直接補(bǔ)貼。
一、政策發(fā)力，支持氫能產(chǎn)業(yè)突破發(fā)展
政策發(fā)力支持氫能行業(yè)加快發(fā)展。截止2023年末總計(jì)發(fā)布?xì)淠苷?38項(xiàng)，其中發(fā)展規(guī)劃類政策180項(xiàng)，財(cái)政支持類98項(xiàng)，管理辦法類67項(xiàng)，氫能安全類8項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)體系類2項(xiàng)。多項(xiàng)國家級政策集中在近兩年出臺。從認(rèn)知層面將氫作為獨(dú)立能源來發(fā)展，打通上下游關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建設(shè)全鏈條的能源體系和各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。2024年兩會《政府工作報(bào)告》指出：“加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長引擎?！?/span>這是中央在全國年度經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃方面首次指出要加快氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2024年3月1日，工信部、國家發(fā)改委等七部門印發(fā)《關(guān)于加快推動制造業(yè)綠色化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，謀劃布局氫能、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展；提高氫能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)業(yè)鏈完備性。圍繞石化化工、鋼鐵、交通、儲能、發(fā)電等領(lǐng)域用氫需求，構(gòu)建氫能制、儲、輸、用等全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備體系。同日，山東省《對氫能車輛暫免收取高速公路通行費(fèi)通知》正式施行，是國內(nèi)首個從氫能應(yīng)用層面直接施行鼓勵的省級地方政策，標(biāo)志著地方氫能發(fā)展已經(jīng)具備從產(chǎn)業(yè)化到應(yīng)用化開啟的基本條件。2023年8月，國家發(fā)改委等六部門印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2023版)》，提出到2025年，基本建立支撐氫能制、儲、輸、用全鏈條發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系，制修訂30項(xiàng)以上氫能國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)加快制修訂氫品質(zhì)檢測、氫安全、儲氫、氫液化相關(guān)裝備、氫加運(yùn)、燃料電池和汽車等方面的標(biāo)準(zhǔn)。2023年6月，國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，主要是推動可再生能源制氫，開展大規(guī)模氫能制備和綜合利用示范應(yīng)用。研發(fā)先進(jìn)固態(tài)儲氫材料，制氫方面要攻堅(jiān)突破大容量、低成本、高效率電氫轉(zhuǎn)換技術(shù)裝備。2022年3月，國家發(fā)改委和能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》，提出了氫能產(chǎn)業(yè)各階段目標(biāo)：到2025年，基本掌握氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)核心技術(shù)和制造工藝，可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年，部署建設(shè)一批加氫站，爭取燃料電池車輛保有量約達(dá)到5萬輛，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬噸/年。到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。到2035年，形成氫能多元應(yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費(fèi)中的比例明顯提升。2023年，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都取得了較大進(jìn)展，商業(yè)化步伐加快。根據(jù)調(diào)研情況，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用示范項(xiàng)目在三北和山東地區(qū)快速鋪開，國央企氫能產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目試點(diǎn)和招投標(biāo)建設(shè)力度大幅提升，氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在形成。產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，氫能相關(guān)的政策支持至關(guān)重要：一是優(yōu)化氫氣的管理標(biāo)準(zhǔn)，將氫氣從?；饭芾磙D(zhuǎn)變?yōu)槟茉垂芾恚淖児妼淠艿恼J(rèn)識。二是制定重點(diǎn)細(xì)分產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策，如在制氫裝備領(lǐng)域，突破電解水制氫效率難題，鼓勵新型制氫項(xiàng)目試點(diǎn)鋪開。三是有必要直接補(bǔ)貼產(chǎn)業(yè)鏈中游氫基建、下游燃料電池等應(yīng)用潛力大的場景，帶動終端氫能消費(fèi)、推動綠氫替代進(jìn)程。
二、氫能應(yīng)用潛力需求巨大，場景豐富
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以解決新能源時(shí)代的難題。一是我國風(fēng)光資源的空間分布不均勻，能源需求大多在胡煥庸線以東南。氫能可以實(shí)現(xiàn)能源尤其是新能源的“西氫東送”。第二，綠氫替代傳統(tǒng)灰氫，綠色氫能應(yīng)用空間巨大，包括氫化工、氫冶金、氫交通全面替代成環(huán)保的綠氫，涉及經(jīng)濟(jì)活動范圍和需求潛力也十分龐大。必須承認(rèn)的是，中國可再生能源資源豐富，但風(fēng)光伏等綠電資源存在著供給和消費(fèi)的區(qū)域錯配，新能源供給多在西部、需求多在東部。供給端：大型風(fēng)光基地主要集中在三北，比如內(nèi)蒙古、甘肅、青海、新疆、陜西等省份。其中，光伏資源分布“高原大于平原、西部大于東部”，“西豐東貧”。其中，青藏高原最為豐富，年總輻射量超過1800kWh/m2，部分地區(qū)甚至超過2000kWh/m2。三北地區(qū)是2023年陸風(fēng)裝機(jī)的重點(diǎn)區(qū)域。內(nèi)蒙古、河北、新疆裝機(jī)居前列，吉林、甘肅、內(nèi)蒙古新增并網(wǎng)裝機(jī)位列前三。需求端：以“胡煥庸線”為分界，我國東南部能源消費(fèi)占全國70%。2023年全社會用電量前5大省均位于東部沿海。現(xiàn)在，用光伏、風(fēng)電等可再生能源制氫、儲氫，就可以解決新能源供需錯配的問題。傳統(tǒng)電化學(xué)（鋰離子）儲能的劣勢在于鋰資源開采本質(zhì)上是高能耗產(chǎn)業(yè)，而氫氣儲能可以做到完全零碳無污染，在長期清潔能源體系建設(shè)中意義舉足輕重。氫氣儲能的單位能量密度更高，容儲限制更少、存儲時(shí)間更長、移動和部署靈活，對地理環(huán)境和空間的要求更少，適合作為國家戰(zhàn)略級能源儲備形態(tài)。氫能未來最大增量還是在于對傳統(tǒng)能源的替代。從全球來看，氫氣年消費(fèi)量也達(dá)到9400萬噸，逐步增長。2020和2021年兩年均增幅超過1.6%，在全球終端能源消費(fèi)總量中占比達(dá)到約2.5%。國際能源機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為2050年氫能在全球能源終端總需求中的占比將達(dá)到12%以上。我國氫氣消費(fèi)也逐年攀升，從2017年不足2000萬噸增長至2020年的3342萬噸，年復(fù)合增速超過19%。根據(jù)碳達(dá)峰愿景測算，2030、2060年我國氫氣年需求量將達(dá)到3715萬噸和13030萬噸以上，在終端能源中的消費(fèi)占比分別達(dá)到5%和20%以上。因此，未來用綠氫替代灰氫，應(yīng)用需求巨大，場景眾多。氫能直接應(yīng)用包括氫化工、氫冶金、氫建筑、氫交通。包括氫汽車、氫軌道交通、船舶等，降低長距離交通對石油能源依賴。間接應(yīng)用涵蓋氫內(nèi)燃機(jī)發(fā)電、氫燃料電池再發(fā)電、氫能轉(zhuǎn)電能可適用于所有用電場所，替代化石能源。通過氫儲能，可以分布式和集中式發(fā)電，為家庭住宅、商業(yè)建筑等供電。三、提高制氫效率，讓氫的價(jià)格市場化
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本是解決供需錯配、匹配下游應(yīng)用，下一步就是讓氫氣價(jià)格市場化。氫氣定價(jià)的基本框架為：氫氣需求端價(jià)格=氫氣生產(chǎn)端成本+氫氣中游儲運(yùn)成本-政策直接補(bǔ)貼。由此可知，完善氫運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和儲運(yùn)技術(shù)突破降本直接利于氫能的市場化發(fā)展。截止2023年底，生產(chǎn)側(cè)，氫氣指數(shù)全國平均水平從2022年的年均3.159元/標(biāo)方下降至2023年年均的3.062元/標(biāo)方，消費(fèi)側(cè)，氫氣指數(shù)全國平均水平從2022年的年均5.251元/標(biāo)方下降至2023年的年均5.135元/標(biāo)方。未來有沒有一種可能？氫氣成本降低到與傳統(tǒng)能源相當(dāng)?shù)乃?/span>。參考日本氫燃料電池戰(zhàn)略委員會在2019提出的規(guī)劃，氫氣的長期目標(biāo)成本價(jià)格為2050年20日元/標(biāo)方，及人民幣1元/標(biāo)方?？紤]到兩國能源使用基礎(chǔ)成本不同，如果以天然氣價(jià)格測算，在不考慮環(huán)境價(jià)值，不考慮處理碳排放的額外成本的情況下?lián)Q算，氫氣目標(biāo)價(jià)格應(yīng)該在人民幣0.7元/標(biāo)方。未來要提高可再生能源制氫效率和占比，突破電解槽技術(shù)瓶頸，上游電解水制氫技術(shù)和效率突破。發(fā)展制氫技術(shù)，降低單位電耗才能降成本。單位電耗，即制一立方氫氣耗多少電，直接決定單位制氫成本。當(dāng)下電力成本占電解水制氫約70%，根據(jù)調(diào)研情況，標(biāo)桿企業(yè)在1000標(biāo)方的電解槽內(nèi)能做到每標(biāo)方綜合耗能4.8度電。在理論100%轉(zhuǎn)換效率下為3.5度電，在90%轉(zhuǎn)換效率的假設(shè)下仍有18.7%的優(yōu)化空間。電流密度關(guān)系著電解槽能量轉(zhuǎn)換效率，間接影響制氫成本。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)能做到3500A~4000A/m2，目標(biāo)值能達(dá)到9000A/m2，有近125%的提升空間。發(fā)展制氫設(shè)備，電解槽是電解水制氫的核心，關(guān)鍵看電極、隔膜、管理系統(tǒng)等零部件。電極是與水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)分解出氫氣的材料，在該方面我國自主化技術(shù)已較為成熟。隔膜是分離氫、氧氣體的材料，目前自主技術(shù)較國外仍有差距，以進(jìn)口為主。管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)將多個電解槽連接，實(shí)現(xiàn)同步管理，提高綜合效率。在未來，電解槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與電極、隔膜效率的提高是制氫技術(shù)的發(fā)展方向。當(dāng)前綠氫應(yīng)用在商業(yè)盈利上的主要挑戰(zhàn)一是度電成本過高，在風(fēng)電、光伏新增裝機(jī)量快速大幅提升的環(huán)境正在逐步解決。二是“碳稅”較低。碳稅較低是因?yàn)槲覈冀灰讬C(jī)制起步較晚，碳交易市場在2021年啟動，碳稅制度與統(tǒng)一碳排放市場還未正式建立。相比之下，歐美國家在碳稅制度上布局全面，具備先發(fā)優(yōu)勢，有針對進(jìn)口碳密集型產(chǎn)品的“碳關(guān)稅”和交易碳配額的“EU ETS”制度。上游制氫環(huán)節(jié)盈利，會進(jìn)一步促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。當(dāng)制氫環(huán)節(jié)技術(shù)與設(shè)備成熟了，成本降低，制氫企業(yè)實(shí)現(xiàn)可觀盈利，綠氫的應(yīng)用才會更經(jīng)濟(jì)、便捷。當(dāng)綠氫的市場價(jià)格逐步趨近甚至倒掛藍(lán)氫、灰氫，以及其他能源價(jià)格時(shí)，綠氫的下游產(chǎn)業(yè)將迎來全面高速的增長。
四、發(fā)展氫基建，突破儲運(yùn)技術(shù)
要實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)，就是要發(fā)展“氫基建”，發(fā)展成熟的氫能基礎(chǔ)設(shè)施、儲運(yùn)技術(shù)，進(jìn)行提前建設(shè)布局，包括氫氣運(yùn)輸管道、加氫站、液氫基礎(chǔ)設(shè)施用。目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈還處于爆發(fā)早期，如果沒有氫能供應(yīng)體系，氫能產(chǎn)業(yè)就像電動車沒有充電樁一樣無法壯大。提前布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以改善氫能儲運(yùn)難、成本高的問題，氫能供給的經(jīng)濟(jì)性得到保障。類比當(dāng)年，提前進(jìn)行大規(guī)模的充電樁建設(shè)，對發(fā)展中國的新能源車產(chǎn)業(yè)意義巨大。2024年初中國新能源汽車保有量超2000萬輛、充電樁超820萬臺，車樁比2.45：1，遠(yuǎn)高于同期歐美。有必要提前建設(shè)布局合理、適度超前、供需匹配、安全有序的加氫站供給網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展氫儲運(yùn)，有獨(dú)特優(yōu)勢：實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長周期、長距離運(yùn)輸。主要是氫氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，基本沒有剛性的儲存容量限制。方便跨區(qū)域流動，氫氣的運(yùn)輸也突破了配電網(wǎng)絡(luò)的限制，幫助綠電跨區(qū)域、長距離、不定向的轉(zhuǎn)移。儲運(yùn)氫，以氣態(tài)和液態(tài)兩種為主。我國液氫儲運(yùn)規(guī)模存量小、發(fā)展空間較大。國外以北美為代表的國家液氫發(fā)展快，得益于民間應(yīng)用。2022年美國1/3加氫站為液氫儲氫，其中33%用于化工，37%用于電子、冶金，10%用于燃料電池汽車加氫，僅有18%的液氫用于航空航天和科研試驗(yàn)。對于長距離海上運(yùn)輸，氫氣需要轉(zhuǎn)換成能量密度更大的液態(tài)儲運(yùn)才能具備更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。為保障我國在液氫儲運(yùn)領(lǐng)域彎道超車，需提前布局液氫基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。目前，全球已經(jīng)有數(shù)十座液氫工廠，歐美等地區(qū)液氫應(yīng)用于民用領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，美國壟斷了全球85%的液氫生產(chǎn)和應(yīng)用。2021年日本首次實(shí)現(xiàn)將液氫作為能源進(jìn)口的形式，通過液氫貨船進(jìn)行液氫運(yùn)輸。標(biāo)志著未來有望形成以液氫為主要載體全球氫能供應(yīng)鏈。我國沿海地區(qū)具有建設(shè)LNG接收站條件的地區(qū)可以考慮建設(shè)液氫港口，充分利用LNG氣化過程中產(chǎn)生的大量冷量，可在解決LNG冷能利用問題的同時(shí)，有效降低氫液化的能源需求和資本成本，保障我國未來氫能產(chǎn)業(yè)的國際競爭優(yōu)勢。我國氣氫儲運(yùn)發(fā)展較快。截止2023年底，全國已建成加氫站428座，2023年新增70座。已建成加氫站中274座處于運(yùn)營狀態(tài)，占比64.0%，其中35Mpa加氫站數(shù)量為237座，占比達(dá)到了86.5%。但在加注壓力上還有較大提升空間，歐、美、日等加氫站多采用70MPa壓力，但我國示范性加氫站、車載供氫系統(tǒng)多是35MPa。未來要把三北的綠氫“遠(yuǎn)距離+低成本”地運(yùn)輸到東部，輸氫管網(wǎng)的建設(shè)必不可少。長短結(jié)合：短距離氫管道：主要用于氫氣站與各個用戶之間的氫氣配送，輸氫壓力較低，管道直徑較小，作為輸氫網(wǎng)絡(luò)的“毛細(xì)血管”。長距離氫管道：主要用于制氫工廠與氫氣站之間的長距離運(yùn)輸，輸氫壓力較高、管道直徑較大，形成輸氫網(wǎng)絡(luò)的“主動脈”。目前全球氫氣輸送管道總里程已超過5000公里，美國輸氫管道總里程已超過2700公里排名第一，歐洲氫氣輸送管道長度也達(dá)到1770公里以上。我國輸氫管道運(yùn)輸研究起步相對較晚，以摻氫管道為主，純輸氫管道規(guī)模較小，在用管道總里程數(shù)較短，且在化工園區(qū)內(nèi)應(yīng)用為主。如中國石化建有的金陵—揚(yáng)子氫氣管道、巴陵—長嶺氫氣輸送管線以及濟(jì)源—洛陽氫氣管道等。長距離的輸氫管道、純氫管道建設(shè)也是重點(diǎn)，規(guī)模效應(yīng)明顯：當(dāng)運(yùn)距從50公里提升至500公里時(shí)，長管拖車的人工費(fèi)用和油費(fèi)將急速提升，成本將會從4.3元/kg提升至17.9元/kg，經(jīng)濟(jì)性將變得相當(dāng)?shù)停?span>相比之下，輸送距離為100km時(shí)，管道輸送運(yùn)氫成本就降至1.43元/kg，遠(yuǎn)低于高壓長管拖車及低溫液態(tài)輸氫。
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