氢能是一场押注万亿美元的豪赌

2024-05-17 01:53

1. 氢能是一场押注万亿美元的豪赌


撰文?/ 马晓蕾
编辑?/?牛跟尚
设计?/ 赵昊然
来源?/ Bloomberg,作者:David Fickling
世界正处于可能成为其最重要的能源实验的节点上。

如果能够成功建立一个生产绿色氢气的新工业,我们就可能获得了防止毁灭性气候变化的最后一块拼图。如果最终失败了,我们可能在一个无价值的事情上花费了数千亿美元。
这就是为什么最近几个月欧洲、澳大利亚和智利宣布的一系列氢气项目让人既兴奋又担忧。仅欧盟就预计到2050年在绿色氢气上花费高达4700亿欧元。如果要让整个世界朝着同样的方向发展,所花费的费用至少是其两倍。
一个可行的绿色氢气产业可以为钢铁、水泥和化肥生产提供动力;为卡车、火车、船舶和飞机提供燃料;平衡基于风能和太阳能的电网,并在此过程中消除全球约四分之一的二氧化碳排放。
这样的前景将有助于实现经济领域的低碳化,而这是风能和太阳能无法达到的。它还将为零碳电力的需求提供一个强大的新来源,这种电力为电解器提供动力,将水分解成氧气和绿色氢气。

氢电解厂附近的风力涡轮机
不过,前途未卜。目前,这种电解氢的规模几乎还只是一个家庭手工作坊的水平。大多数电解器都是手工制造,世界上99%的工业氢气不是“绿色的”,而是“灰色的”,是用天然气或煤炭生产的,其碳排放水平依旧很高。最大的电解器生产商挪威的Nel ASA公司,每年能生产80兆瓦的电解器,规模不大。为了让世界走上零排放的道路,我们需要安装200万兆瓦或更多。

氢的“颜色”。氢的生产因原料和最终产品的不同而不同左:“灰氢”,化石燃料燃烧获得,产生副产物二氧化碳;中:“蓝氢”,化石燃料燃烧获得,可以捕获和储存大部分被释放出来的二氧化碳;右“绿氢”,电解水获得,副产物是氧气
在过去十年里,可再生能源和锂离子电池改变了能源行业的方式。在2005年左右,即使是像英国经济学家尼古拉斯?斯特恩(Nicholas Stern)这样的气候行动倡导者,也不认为风能和太阳能能在2030年代之前与化石燃料进行经济竞争。
事情的结果却截然不同。Lazard Ltd.指出,自2009年以来,美国无补贴的太阳能发电成本已经下降了90%,风能下降了70%。根据BloombergNEF的数据,电池价格在类似时期下滑了87%。煤炭已经在从电力领域撤退,许多世界上最大的独立石油公司认为石油需求已经达到或接近峰值。
如果绿色氢能实现可再生动力式的成本下降,从目前的每公斤3美元到8美元,它就很有机会与成本仅为1美元的灰氢竞争。如果部署失败或技术出现,世界将留下一批耗巨资建设的氢气生产厂遗址。此外,本可用于其他脱碳技术的数十亿资金将被浪费掉。

能源的平均水平成本:核能(Nuclear),煤(Coal),基本负载气体(Baseload Gas),太阳能(Solar),风能(Wind)。在过去的十年里,可再生能源已经成功地削弱了传统的发电能力
我们所面临的这两种未来中的哪一种将由“莱特定律”(Wright’s Law)决定,这是一个关于制造业的假设,可以追溯到飞机工业的早期。它指出,累计产量每增加一倍,技术成本就会以一个固定的百分比下降。
工厂更善于寻找效率;需求的增加推动了规模经济;更大的产量鼓励供应商以更便宜的价格生产原材料。(更著名的摩尔定律预言了计算能力成本的急剧下降,它可以被理解为莱特定律的一个特例)。
这个成本下降的百分比被称为“学习率”,似乎可以解释为什么新生的可再生能源技术可以如此迅速地变得便宜。根据BloombergNEF的数据,太阳能组件的学习率高达28.5%,这意味着安装量增加8倍,成本将降低近三分之二。价格的下降就会引发更多的需求,鼓励更多的太阳能安装,再次降低成本,形成良性循环。化石技术无法与这种优势竞争,因为它们最大的成本通常是燃料本身,而燃料的价格并没有出现长期的下降趋势。

学习率的不确定性决定了一项技术的成败,如果你假设一个更大的现有容量,增加容量所带来的成本下降将会更小,如果你假设一个更快的学习速度,成本下降的幅度会更大学习率的预估与电解器的成本有关,而不是图表中显示的氢的成本。绿色氢的价格实际上有很大的差异
绿色氢气是否会走上与太阳能、风能和电池相同的道路?我们有充分的理由这么认为。首先,绿色氢气厂近一半的成本将来自于为电解器提供电力的可再生发电机和电池,我们已经有很多关于那里学习率的数据。另一半大部分是电解器本身,彭博社NEF估计这些显示的改进幅度在18%到20%,与锂离子电池相当。
但也有潜在的问题。学习率假说现在被认可了,但就在15年前,人们对它的看法还比较怀疑。原材料的价格可能会使成本下降长期脱轨,正如我们在21世纪第一个10年里看到的那样,由于制造光伏硅片所需的多晶硅短缺,太阳能价格停滞了10年之久。钴的类似短缺也可能使锂离子电池的预期价格下降脱轨。PEM电解器是生产绿色氢气的最有前途的技术之一,目前的设计受铂族金属和Chemours公司生产的合成膜Nafion的价格影响很大。
更大的问题可能是,成本的下降高度依赖于对学习率和累积能力估计的准确性,而目前仍然缺乏可靠的数据来进行这种分析。
电解器的安装量估计从170兆瓦到20,000兆瓦不等。在前一种情况下,在未来十年内安装10万兆瓦的电解器会使容量翻10倍。按18%的学习率计算,这应该会降低近90%的成本,使电解器与任何基于化石燃料的替代品相比都具有竞争力。
在后一种情况下,我们只能看到两到三倍的增长,这是不可能够的。学习率本身也显示出很大的误差条。一项学习率为24%的技术,在电解器预估的上限,只需要将产能翻倍四五倍就可以将价格降低一半。如果学习率为12%,在下限,你需要将安装量增加50倍。
这种不确定性可能会促使结果大相径庭。如果现有产能较低,学习率较高,绿色氢气可能会像风能、太阳能和电池一样,给能源带来巨大的变革。如果现有产能较高,学习率较低,投资者可能会在该技术能够扩大规模之前就放弃该技术。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

氢能是一场押注万亿美元的豪赌

2. 有人豪赌,有人退出,车企们对氢能的看法为何如此两极?


2021年,人们还在争论氢燃料电池汽车的未来。
9月7日,氢燃料电池车,怎么又“火”了?| 汽车产经)
特别是长城汽车,今年3月底发布一套国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案——氢柠技术之后,在今年6月份时,长城去年宣布成立的高端品牌沙龙正式宣布未来将走“氢电双能”的道路。
虽然关于氢燃料电池汽车的态度,大众们和丰田、现代们选择了两条截然不同的道路,但谈起原因来,双方的理由却都很充分。
具体来说,反对的一方更多地将关注点放在了能量转换效率和使用成本上。
此前大众曾引用管理咨询公司Horvath&Partners的一项研究表示,纯电动车的效率可以达到70%~80%,也就是说电网产生的电能有3/4能用于动力推进。而氢燃料电池车只有大约25%~35%。
同时,在基础设施搭建上,加氢站也远比充电桩的成本要高。
据研究机构测算,在不考虑土地费用的情况下,一个日加氢能力为500kg、加注压力位35MPa的加氢站成本约为1200万元。而一根家充桩的价格则是500-3500元;即使是快充桩,加上施工费,一根的成本也仅在1.5万~2万元之间。
再加上目前的氢能主要来源于工业副产品制氢、电解水制氢、甲醇重整制氢和化石燃料制氢几种方式。除电解水制氢外,其余几种依然会产生碳排放;而电解水制氢的缺点则在于成本太高,并不实用。
也正是由于这些原因,迪斯才毫不客气地将其称为“伪科学”。
但是从支持者的角度来看,他们更看好的则是氢在储能方面的可能性,以及使用的便利性上。
关于储能,在9月7日的发布会上,现代汽车集团举了这样一个通俗易懂的例子:“假如电能是奶,而氢就像奶酪”。将电能转化成可无限期储存的氢气,比起电池储能来说,成本更低也更为环保。
至于阻碍电动车发展的最大困扰——补能时间长的问题,氢燃料电池车也有着绝对的优势。几分钟就能完成的加气,和加油一样快速。
更重要的是与锂电池类似,在过去几年中,氢燃料电堆和制氢的成本都在快速下降。
据现代汽车集团介绍,在过去20年里,他们已经将氢燃料电池系统的成本降低了98%。预计,到2030年,氢燃料电池车的价格就有望与纯电动汽车相当。
商用车,一个可以触摸的未来
事实上,关于氢燃料电池汽车的发展前景,虽然乘用车企业们各有所持。但如果我们将范围缩小,将焦点放到商用车,前景就变得明朗许多。
之前现代汽车集团在发布会中展示的新产品和新技术,大多数都集中在商用车领域。如基于氢燃料电池重卡XCIENT Fuel Cell打造的牵引车、氢动智能无人运输车(Trailer Drone)搭载氢燃料电池的无人运输平台e-Bogie(Fuel Cell e-Bogie)、救援无人车(Rescue Drone)等。
同时,其“氢能愿景2040”中的第一个目标,也是到2028年,率先在所有商用车型上搭载氢燃料电池系统。
至于并不看好氢燃料电池乘用车的大众和奔驰,在商用车领域也都没有放弃氢燃料电池的开发。
例如,大众旗下的重型商用车品牌斯堪尼亚已经有氢燃料电池车在瑞典投入使用;奔驰的GenH2氢燃料电池重卡也在今年开启了路测。
在商用车的使用场景里,氢燃料成本高、体积大的缺陷不再是无法解决的矛盾,更重要的是它解决了纯电动车续航短、充电时间长的问题。
对于长途、大量的商业运输里,效率是最为关键的因素。一次加氢十几分钟就能续航1000公里,氢燃料电池汽车在这里找到了用武之地。
在中国市场,截止今年7月,氢燃料电池汽车的保有量已经超过了8000辆。而这些汽车,几乎全部为商用车。


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3. 氢能源的机会

 大家晚上好,我是老牛。
     
   这个周末,老牛研究了一下近期市场一个热点,氢能源 汽车 。
     
   老牛有个小心思,就是能不找到像锂电池里面的宁德时代和BYD。
     
   当前氢燃料电池和十年前的锂电池如同一辙,整个新能源产业是我们高层下得一步大棋,大家不要担心市场的问题,也不要担心替不替代得了的问题,氢燃料电池比锂电池更有优势,只不过技术还没有成熟而已。
    
     总体规划:  
     
     
     
   根据《节能与新能源 汽车 技术路线图2.0》的内容,到2025年,氢燃料 汽车 保有量达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上;到2035年,氢燃料电池 汽车 保有量达到100万辆左右,加氢站数量达到5000座以上。
    
     地方规划:  
     
     
     
   上海:上海“1+6”燃料电池 汽车 城市示范城市群,瞄准“百站、千亿、万辆”战略目标,规划建设加氢站接近100座,形成产出规模近1000亿元,推广燃料电池 汽车 接近10000辆。
     
   北京:京津冀氢燃料电池 汽车 示范城市群,涉及6个区,12个城市。2023年前,培育3-5家具有国际影响力的氢燃料电池 汽车 产业链龙头企业,力争推广氢燃料电池 汽车 3000辆,氢燃料电池 汽车 全产业链累计产值突破85亿元。
     
   其他城市也在跟进,接下去会有更多的示范城市群。
     
   整体看,市场巨大,未来几年、十年的一个爆发周期,逻辑上没有问题。
     
     氢燃料电池优势:  
     
     
     
    高效能、无污染。 
     
   氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上,是内燃机的2 3倍,充电快,续航更远,这是锂电池 汽车 没办法达到的优势。
    
   因为是氢气和氧气的化学反应,生成的是水,完全没有污染。
     
   我们现在看到的锂电池新能源 汽车 基本上都是小车,长距离商用车上非常少见。以后要完全淘汰燃油车,这一块只能用氢燃料电池来替代。
     
     氢燃料电池劣势:  
     
   第一,成本高,技术还在突破中。
     
   氢燃料电池核心部件电堆目前需要用到一个昂贵的稀金属铂,成本非常高,而且用量还比较大,现阶段一辆车的用量在100多克,接近200元一克的成本,不过目前有在向其它材料转变。
     
   第二,储运成本高。因为氢气极难储存,对储运容器的要求非常高,这一块成本也很大。
     
   第三,安全性还有待解决。一旦氢燃料 汽车 发生危险,危害性非常大。现在锂电池朝着磷酸铁锂发展也是要解决安全性的问题,氢燃料电池这一块也很关键。
     
   氢燃料 汽车 的宁德时代会出现在哪里?
     
   大家清楚锂电池 汽车 的核心是锂电池,氢燃料 汽车 的核心同样也是氢燃料电池,而氢燃料电池的核心是 电堆 。
     
   什么是电堆?电堆是氢气和氧气发生化学反应的场所,氢燃料的动力源泉就是氢气和氧气产生化学反应提供的,所以电堆是里面最核心的东西。
    
   氢燃料 汽车 中成本最大的是氢燃料电池系统,占据了67%。而燃料电池系统中,电堆又占据了47%的成本。
     
   那么,氢燃料 汽车 里面的宁德时代会出现在哪里呢?A股有两家公司做氢燃料电池系统的: 亿华通和潍柴动力 。是行业绝对的核心龙头。
     
   潍柴动力:牵手巴拉德,核心地位不可撼动。
     
   国外这一块最大玩家是巴拉德,这家公司专门研究燃料电池电堆技术,全球领先。投入研发了超过30年,研发超过10亿美金,目前掌握了1500多件专利技术。所以,发展氢燃料电池肯定绕不开这家公司。
     
   这家公司目前的最大股东是谁?潍柴动力。
     
   前几年公司斥资1.63亿美金获得了巴拉德19.9%的股权,同时支付了9千万获得了巴拉德在中国的独家生产和组装权利。公司还投入了5.61亿和巴拉德组建合资公司,共同研发燃料电池。
     
   潍柴动力本身也在做这一块的研发,而且已经掌握了核心技术:在最近回答机构调研时表示,公司同时掌握了电堆和空压机这两项燃料电池的核心技术,而且开始整合上下游产业链,推动氢燃料电池的试点和商用化进程。
     
   潍柴动力是国内商务车动力系统的核心龙头,氢燃料 汽车 在商用车上非常大的优势。
    
   亿华通:国产赶超者,可以闯出自己的一片天地。
     
   亿华通是目前两市专注于氢燃料电池发动机系统研发及产业化的高新技术企业。公司主营业务就是做这一块的,所以最为正宗,国内也算是佼佼者。不过燃料电池目前国内和国外的差距还是有点大,大家可以对比下:
    
     
   亿华通现在还没有实现盈利,目前在手的专利是204件,包括在申请的有300多件。冬奥会还有个燃料电池项目在做。
    
   总结:从锂电池 汽车 的逻辑看,一个是锂矿和磷矿资源,一个是锂电池玩家,这是出现大牛股最多的两个板块。其中宁德时代做到了万亿市值,傲视全球。从这个逻辑出发,氢燃料 汽车 的核心板块是电池系统,要出现宁德时代这样的公司,目前看潍柴动力和亿华通是最有可能的,而且,也是最正宗的。不要看现在炒得凶的好像没有它们,因为现在是混沌期,乱炒,以后就未必了。
     
   宁德时代和比亚迪这些公司上市的时候还不是一直被压着,最后它们成了龙头。

氢能源的机会

4. 氢气作为一种很有发展前途的绿色能源,得到了日益广泛的重视和应用,但氢能的使用还存在一个亟待解决的难

     A         氢在金属状态下,氢分子将分裂成单个氢原子,并使电子能够自由运动.在金属氢中,氢分子键断裂,分子内受束缚的电子被挤压成公有电子,这种电子的自由运动,使金属氢具有了导电的特性,所以不选D.金属氢内储藏着巨大的能量,比普通TNT炸药大30-40倍.所以肯定不选C,氢气在温度降到零下259℃时即为固体.如果对固态氢施加几百万个大气压的高压,就可能成为金属氢.我们知道氢气的相对分子质量很小,即使是加压成为金属氢它的密度也是小于一般的金属的,所以不选B,所以应该选A.故选A.    

5. 德国为氢能源下巨大赌注

  德国为氢能源下巨大赌注 
   【Oilprice网报道】——德国正在经历显著转变,从以化石燃料为基础的经济转变为以风能和太阳能为主导的可持续能源结构。虽然转型远未完成,且遭遇挫折和成本超支,但德国选民和私营公司仍对进一步变革表示强烈支持。此外,转型还面临技术挑战,这可能会打破该国到2050年实现二氧化碳零排放经济的目标。
   因此,德国最近决定将其实现目标的方式变得多样化。这个欧洲最大的经济体将提供20个全新研究设施,耗资1.1亿美元来测试工业规模用途的新型氢基技术。额外的资金将专门用于“结构变化”地区,这些地区受能源转型影响最大,如有煤矿的地区。
       回到正轨 
   德国人是环保主义和能源转型的坚定支持者。该国已经开辟出一条漫长的道路来摆脱其对煤炭和石油依赖,该国在1990年曾产生10亿吨二氧化碳。自那以后,德国已经减少了近四分之一的温室气体排放。然而,近年来,减排的步伐已经停滞。最主要原因是,日本福岛的核灾难以及事故后人们对禁止使用核能的愿望,给德国的可持续发展目标带来了更大的压力。
   好消息是多年来德国的可再生能源发电量稳步上升。而坏消息是,经济条件的改善增加了石油产品的消费,这在很大程度上抵消了该国在可持续性领域的成果。可再生能源目前产出德国三分之一的电力,但在未来几十年,随着核技术和燃煤电厂逐步淘汰,风能和太阳能发电的间歇性将使可再生能源供应面临严峻的技术挑战。
    政治挑战 
   德国决策者意识到该国基础设施存在缺陷。风能和太阳能的间歇性给工程师们带来了一项技术挑战,他们要在没有阳光或没有风的情况下保持稳定的电力供应。在世界上大多数地区,天然气被指定为克服这一问题的理想桥接燃料。与煤炭相比,气体排放的二氧化碳量减少了一半,且可以在必要时相对快速地进行生产。因此,德国决策者对有争议的北溪2(NordStream2)管道工程表示支持,该管道将直接从俄罗斯向德国输送550亿立方米的天然气。
   尽管存在欧洲盟国的反对和美国制裁的威胁,德国仍然支持该管道项目。主要原因是缺少当核电站和煤电厂逐步淘汰时维持电网稳定性的其他选择。
   然而,除了天然气之外,德国还决定将能源多样化并投资替代能源,因为进口天然气将使其对外国生产商产生依赖。氢气可以成为能源载体,这将减轻德国对外部能源供应商的过度依赖,同时可以为日光充足和有风时的剩余能源储存提供解决方案。
    力捧氢能源 
     政府官员认为,在正确的政策框架内,有私营部门的充足投资,氢基技术的成本可能像光伏电池的成本一样下降。
     尽管德国公司已经开始投资有关氢的新技术和应用,德国经济部长彼得·阿尔特迈尔(Peter Altmaier)设定目标要让德国成为该领域的“世界第一”。
   氢的特性可以帮助德国实现成为世界上第一个拥有完全可再生能源系统的国家的目标。因此,德国公司首先需要提高成本效益,并开发工业规模运营的应用,以便在一个世纪内首次实现能源自给自足。
   翻译:张佳薇(微信部)
   审校:吴泽清(微信部)
       全国能源信息平台联系电话:010-65367827,邮箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝阳区金台西路2号人民日报社 

德国为氢能源下巨大赌注

6. 全国过半加氢站亏损,氢能作为未来的清洁能源有何弊端?

全国过半的加氢站都是亏损的,因为本来这种清洁能源它的。利润空间就有限,一公斤差不多就是不到20块钱的毛利润,纯利润的话可能10块钱都没有,但是建站的成本很高,因为它不像汽油保存它的保存条件有更高的要求,现在全国各地又没有这种特别高的使用氢能源的需求,形成不了规模效应。
建站成本高是因为轻能源本来就是新能源,它虽然燃烧了之后的话就没有污染,但是它保存的条件更严格,他的对象也主要是面向公交车,大巴车等商用客户,普通的个人用这个的非常少,可能有一些跑车的司机会有这样的改装,但是出租车司机是不让改装的,因为车都是公司的,所以市场需求没有那么大,但是这些能源的保管之类的又有着更高的要求,维护的成本就很高。
现在形成不了规模效应,因为如果是汽油站,就普通的这种加油站加汽油和柴油的全国各地都能看到,人们使用也是非常频繁的,因为无论是家用的农用车还是汽车是豪车,还是普通的代步车,都需要,不是汽油就是柴油90%的时候都是需要这些东西,一天的这个经营流量是很大的,哪怕说利润空间是一样的,但是每天卖出去的多呀,薄利多销,这个利润同样是上去了,能够弥补那个运营的成本。
弊端就在于现在氢能源的制取不是自然的,是人类人工制造出来的,无论是用天然气还是用煤,这些本来都是天然能源,对环境就是有威胁的都有浪费制造的过程中就造浪费了一些能源,理想的情况下是紫外线照射,水面自然而然会分解,但是有大气层有臭氧的存在,阻挡了紫外线,这个紫外线强度不足够自然分解制造氢气,所以我们就必须得通过外在的手段,但是外在的手段制造氢能源的时候就会有消耗,会有污染。
未来的我们的技术进行突破了,可以用新的方式几乎纯自然的方式制取氢气,那氢气可能就会逐渐的推广,因为它属于天然气,别人我们所知的电动汽车有着更广的应用市场的,因为水在大自然界之中随处可见,这种东西如果成本能够控制住的话,它的效益还是非常好的,因为燃烧的时候它对环境没有污染,它燃烧之后就会变成水,本身就是干净的东西。

7. 氢能和燃料电池产业爆发前夜,如何突破瓶颈?

氢能和燃料电池技术正加速改变着世界能源格局。
“全球能源转型、汽车转型共同聚焦于低碳化、绿色化,氢能是实现这两大领域转型的重要支撑。”中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟15日在2020氢能产业发展创新峰会上表示,“当前全球主要汽车公司基本上都制定了发展燃料电池汽车的时间表和路线图。越来越多的国家把氢能作为更重要的未来替代性能源,制定氢能源、氢产业、氢经济、氢社会发展的时间表和路线图。我们离氢的全面应用越来越近。”

百人会副理事长兼秘书长张永伟
随着氢能的安全使用问题及燃料电池的技术和成本瓶颈已逐步取得突破,氢能产业发展开始进入示范运营阶段,并开展商业化探索。此次与会的专家学者一致认为,发展氢能和燃料电池产业是我国应对能源安全、实现可持续发展的必要途径和重要历史机遇。
氢能发展迎来大好时机
在政府的系列产业政策支持下,我国氢能产业正在进入快速发展期。
2019年3月,氢能源首次写入《政府工作报告》,明确将推动加氢等设施建设。
2020年4月,国家能源局发布《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,氢能被列入能源范畴。
6月,氢能先后被写入《2020年国民经济和社会发展计划》、《2020年能源工作指导意见》。
9月,财政部、工信部、科技部等五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,目标利用4年时间,打造国内氢能产业链,让整个产业链趋于完整,将燃料电池汽车购置补贴政策调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,以形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。
10月,国务院常务会议通过了《新能源汽车产业发展规划》,明确指出要加强充换电、加氢等基础设施建设,加快形成快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。完善氢燃料电池汽车的能源补给基础设施建设,促进氢燃料电池汽车发展。
由此可见,政策正在为氢能和燃料电池产业的加速发展带来强力支撑。

国家电投集团氢能科技发展有限公司总经理张银广
国家电投集团氢能科技发展有限公司总经理张银广预测,我国氢能产业发展拐点将出现在2025年,2025-2035年将成为国内氢能产业的高速发展期,2035年之后将会进入规模化应用的阶段。
今年9月22日,中国在第七十五届联合国大会提出,将提高应对气候变化国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳(CO2)排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在工信部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中看来,发展氢能要置于实现2030年前CO2排量达峰和2060年碳中和的大目标之中,响应《巴黎协定》我国政府的承诺目标。

工信部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中
“能源的供应侧中可再生能源不能低于80%,能源的需求侧电动化率不低于80%,才有可能实现2060年碳中和的目标。”北京清华工业开发研究院副院长朱德权表示,2025年,可再生能源生产成本将全面低于化石能源,具有经济性。生产侧的经济性和需求侧的经济性也决定了氢能源汽车进入了可持续发展阶段,也就是进入了高速增长的时刻。”

北京清华工业开发研究院副院长朱德权
百人会常务副秘书长刘小诗在发布《中国氢能产业发展报告2020》时预判,从长期愿景来看,到2050年,预计氢能会占终端能源消费比例达10%,氢燃料电池汽车保有量3000万辆,氢气需求量6000万吨,进入氢能社会。

百人会常务副秘书长刘小诗
“绿氢”方向,合理布局
在氢能产业链中,制氢是源头。李毅中在会上提出,“灰氢不可取、蓝氢方可用、废氢可回收、绿氢是方向”,落实氢源首先要有一个合理务实的规划设计和标准,明确方向,防止盲目。
氢能受到了全球主要国家的重视,多数发达国家都发布了氢能愿景和发展规划。我国相关省市、企业和机构也积极行动,纷纷出台发展氢能的方案,提出的远景各有特色。但是,“对氢源研究还不够,难以形成全国性的整体概念”,李毅中呼吁需要调研编制规划指导,抓试点示范,不要一下子铺开。” 他透露,五部委已经在制定这项规划。
他建议,相关部门组织、调研,根据氢气的不同应用场景和市场需求,从能源总体规划的视角提出阶段性布局和工艺路线的指导意见,并制定标准规范。此外,还应抓紧进行二氧化碳捕集、封存和利用的产业化研发。这是灰氢变成蓝氢、由不可取变成可取的关键,这个难题没有解决之前,不宜新建化石能源制氢工厂。 
发展“绿氢”,降成本是关键。刘小诗指出,氢能作为一种二次能源,是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想媒介,我国现在传统能源结构亟待调整。长期来看,要走零碳、低碳的绿氢路线,经济性有待于进一步提升,关键在于降低电费,也就是用电成本。

在当前技术条件下,电费降到3毛钱每千瓦时,电解水的制氢成本能够降到每公斤20元以下。这样电解水之情的经济性有望提升。储运环节也存在较大降本空间,国内的液氢的生产及运输实现民用化后,储运成本将大幅下降。未来随着可再生能源电价进一步下降,制氢、规模化液氢储运等技术成熟,氢气到站价格会大幅度下降。我国再生能源氢气比较丰富,将来“绿氢”具备成本优势。

构建自主产业链
我国的能源特点是富煤、贫油、少气,每年需要大量进口石油和天然气,为实现低碳减排,提高能源安全,需大力发展可再生能源,利用风能、太阳能和水力发电,选择氢做能源载体,电解水制氢,消除可再生能源发展的天花板,为实现2030年碳排放达峰值,2060年实现碳中和保驾护航。
中国工程院士衣宝廉建议,发展沿海地区海上风电,电解水制氢,用输氢管线将所制氢气运输到加氢站供燃料电池汽车加氢用,同时建氢液化工厂,将液化氢作为能源商品应用,氢供应能力的发展会促进燃料电池,特别是燃料电池车的快速增长。

对燃料电池,首先要建立关键材料与部件的自主产业链,国内优秀的研究结果很多,但很少进行放大工艺研究,制出的样片也很少在电堆中使用和装车运行,因此要建立产品开发联盟,电催化剂、电堆关键零部件等由研发单位一起进行开发、考核及批量生产,只有通过装车运行的材料,才是可信的,才能提高市场占有率,代替进口。另外,在联合攻关时,指标要以国际最先进的产品为目标。
电堆是燃料电池的核心部件,其组装工艺是决定电堆一致性的关键,衣宝廉建议,要创新性的改进电堆组装工艺,大幅度提高电堆中单电池电压的一致性,制定关键材料与部件的国家标准,成立第三方的中立的检测机构,对关键材料与部件、电堆、电池系统和整车进行检测、验证,确保结果的可信性与可靠性。
“氢能产业正处于大规模爆发前夜,十四五时期成为产业链构建关键时期。”张银广表示,“我们和国外的差距在于技术和装备的成熟度,下一步,应通过示范城市群,构建商业模式,让自主技术和装备快速成熟起来。”
优化政策环境
我国氢能产业虽然热度很高,但仍存在很多发展瓶颈,张银广呼吁国家在政策层面去破除制约,增加政策引导。
“氢气管理还是按照化工危险品来管理,同时相关审批没有固定的机构,一定程度上制约了产业发展。”张银广建议“从环保角度、解除能源安全角度政府能给产业长期的引导政策,而不是示范期和示范城市来推广,但是政府推动的应用规模终归是有限的,氢能产业应当探索出商业化模式,从而快速发展。”
张银广判断,2020-2025年是氢能产业进步期,国内氢能发展相关技术、产品逐步成熟,产业链趋于完整,氢能应用场景以重型运输车和物流车为主,主要方向为氢能交通。在加氢基础设施建设上,希望国家能全面规划供给网络,而不是分散式由企业来牵头建设。“大西北廉价氢能如何运输,希望国家出台战略规划。与此同时,通过社会化资本,从较长的生命周期来考虑,构建大的应用场景,让产业具备商业化能力,是我们正在探索的路径。”当生产成本、购买成本下降到一定程度,多个氢能应用场景的市场空间将会梯次打开。 

刘小诗在百人会《中国氢能产业发展报告2020》中也对产业政策提出了建言:一是针对氢能标准体系不完善的现象,建立健全氢安全基础研究体系,二是针对各地发展氢能经济的规划同质化现象,鼓励基础好的地区加速建立示范运营区,鼓励模式创新,探索多能互补模式,因地制宜,避免低水平重复建设。三是针对产业链薄弱环节给予政策激励。如加大基础设施建设,出台和落实电解水制氢的电价优惠措施等。四是把握电动汽车与氢燃料电池车错位互补原则,进行有效资源配置,防止顾此失彼。
从氢的产、储、运、加、用等全产业链出发,依托地方政府、企业、科研院所、平台等多主体,逐步打造“基础设施配套完善,运营模式成熟、创新成果丰富、资金保障充足、示范效果明显、生态效应显著”的氢能产业商业生态圈。
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氢能和燃料电池产业爆发前夜,如何突破瓶颈?

8. 人大代表力推氢燃料电池,新能源下一个“风口”来临!

作为新能源汽车的主要方向之一,氢燃料电池车的发展一直是业内关注的焦点,在此背景下,关于如何发展氢燃料电池技术,也成为了今年“两会”上的一项重要议题。
此次大会上,全国人大代表,长城汽车总裁王凤英女士提出了5项议案建议。其中之一就是发展氢燃料电池汽车。王凤英表示:“政府应引导加大相关基础科研投入;鼓励、推动各地因地制宜开展氢能示范应用;通过政策引导社会资本投入;完善标准法规建设,加快氢气纳入能源管理体系后的管理细则制定;制定国家级顶层氢能规划,合理规划加氢站。”
其实,氢燃料电池已经不再是一个多么新鲜的事物了,在最近几年很多的车企也在这一领域积极研发,尤其是丰田、本田这两家日系车系更是已经推出了量产化的产品,而通过这些车型我们也看到了氢燃料电池的优势所在。
但任何事物的诞生也都存在着两面性,氢燃料电池相比传统动力电池,虽然可以真正意义上做到“0”污染,但对于氢燃料电池而言,控制成本以及安全层面等技术难题目前还有待解决,而这些也都将是阻碍氢燃料电池技术发展的关键所在。
氢燃料电池有何优势?
 事实上,对于氢燃料电池的探索,人类已经在氢能源动力汽车领域探索了半个世纪。1966年,美国通用公司对为美国登月计划研发的氢燃料电池汽车进行了10个月的测试,发现其在耐久度及应对极端气候等方面均有不错表现。
不过由于种种原因,这款氢燃料电池汽车被雪藏多年,直到2001年才重现江湖,成为通用氢燃料电池科技的巡回展演范本。
20世纪90年代,氢燃料汽车的研发大旗被日韩接管,两国后来居上,本田、丰田、现代汽车三家车企先后进军氢燃料汽车的研发工作。从2013年开始,日韩企业的研发成果陆续出炉,韩国现代TucsonFCEV燃料电池车、丰田Mirai燃料电池车等量产产品接连问世,由此也拉开了氢燃料电池的发展进程。
而对于当下的国内新能源领域而言,氢燃料电池又存在哪些意义呢?需要肯定的是,国内大力推动新能源汽车,摆在明面上的一个重要因素就是环保,说来说去发展上百年的传统汽油车成为了环境污染的最大恶人,那么现在的新能源车型就一定没有污染吗? 
答案是否定的。目前传统动力电池确实引起了一些环境担忧。例如钴、锂、镍和铜等电池常用的关键金属的开采经常会引发人们对工人和环境安全的担忧。
反观氢燃料电池对环境则没有任何污染。氢燃料电池仅产生水和热量,如果氢气是由可再生能源(光伏电池板、风力发电等)产生的,则整个循环过程不会完全产生有害物质。此外,氢燃料电池的工作效率也十分出色,根据相关机构检测得出的数据显示,燃料电池动力系统从氢中获取能量的效率要比传统汽车从汽油或柴油中获取能量的效率高得多。
大势所趋?
正因如此,氢燃料电池技术也在一定程度上受到了国内政策的滋养。
众所周知,现阶段纯电动和插电式混合动力汽车所享受的财政补贴已经大幅下降,但氢燃料电池汽车不在补贴退坡范围之列。此前,财政部在《2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策方针》中也明确表示,氢燃料电池汽车在2020年前补贴不退坡。
另外,作为新能源汽车主要技术路径之一,氢燃料电池汽车在《国家创新驱动发展战略纲要》、《中国制造2025》和《汽车产业中长期发展规划》等重要战略纲要中,均被确认要大力发展。按照相关规划,我国到2030年要实现氢燃料电池汽车的保有量200万辆。
受政策的引导,目前我国传统车企中长城汽车、吉利汽车、众泰汽车都已在氢燃料电池领域有所布局。
长城目前已经设立了德国慕尼黑研发中心和保定氢能技术研发中心,长城董事长魏建军曾宣布,将于2021年推出旗下首款氢燃料电池量产车;众泰汽车与法液空技术创新中心正式签订合作协议,将共同研发金属双极板燃料电池电堆,并应用于众泰车型;去年5月29日,吉利新能源商用车集团在北京发布首款氢燃料电池汽车F12,除商用车外,目前乘用车领域也在投入开发氢燃料汽车。
当然,车企的频频入局也无非是为了日后其在该领域的发力做准备,道理很简单,因为谁也不愿意在正处发展初期的氢燃料电池领域率先掉队。
氢能源仍存瓶颈
需要指出的是,虽然氢燃料电池存在很多优势,但从该技术领域的发展过程来看,氢燃料汽车想独有一片天地是非常困难的。
首先,加氢站基础设施建设难度大。加氢站建设成本十分高,比普通加油站高出几倍,部分小城市发展难成规模;数据显示,截至2019年,我国已投产加氢站数量达到?25座,较2017年仅增加了14座。
此外,高昂的氢燃料电池制造成本问题也难以攻破,尽管氢燃料汽车在燃料补给成本上与传统燃料相似,但开发这项技术并不便宜,储存或运输氢的成本也很高。目前首款实现量产的氢燃料电池车丰田MIRAI,售价高达46万,如此高昂的售价也让很多消费者望而兴叹,而如何控制成本成为当下氢燃料电池车发展的难题。
在安全层面,氢燃料所需要的氢原料也需多方周全。在制氢、储存、运输等方面都需要百分之百的安全,并且在后期保养方面也不能掉以轻心。前不久,挪威就发生了一起加氢站爆炸事故,爆炸原因主要是其中一个氢气罐中的螺栓安装不正确,导致氢气泄露在空气中,并形成了最终爆炸的气体混合物,发生了危险。
虽然目前燃料电池领域还存在很多技术瓶颈,但从目前的政策导向来看,国家层面对于氢燃料电池汽车的重视度正逐渐上升,这也预示着氢燃料电池领域还存在着很大的上升空间。而对于当下的氢燃料电池而言,如何解决其高昂的制造成本和安全层面的技术难题或许才是其能否大行其道的关键所在。
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