万亿风口将至,这个产业正处在爆发的前夜?

万亿风口将至,这个产业正处在爆发的前夜?
2022年04月11日 09:52 ipo观察

3月23日,国家发展改革委印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量达到10-20万吨/年。这也被业内称之为最有“含金量”的规划。

在此之后,一大波氢能股也接连大涨。投资机构也随之大呼,万亿风口将至!

事实上,从去年开始氢能源就站上了风口。

2021年初氢能被正式写入“十四五”规划,中央及地方各级政府频繁出台有关氢能的各项政策,明确了氢能在“十四五”期间以及更长期的发展规划与战略目标。此前北京冬奥会的奥运火炬燃料全部采用氢能,氢燃料大巴车也投入使用。

如今,国际石油和天然气价格飙升,欧洲国家更是强力发展清洁能源,让清洁能源的优势凸显,发展氢能更是刻不容缓。

尽管被称为21世纪的“终极能源”,但是在新能源领域,随着光伏和风电等可再生能源发电成本的大幅下降,氢能一直被笼罩在风能、水能、太阳能、核能的阴影下,谁能想到当年这个因为安全性与能量密度不及格而被主流燃料抛弃的氢气如今也能掀起如此大的狂潮。

许多人认为,氢能目前所处的时间点类似于2010年锂电爆发的前夜,未来中国有望在氢能领域继续复制锂电产业链成功的路径,踏上清洁能源革命的新台阶,事实真的如此吗?

不受重视的氢能源

纵观世界能源发展经历了从薪柴到煤炭、油气的能源发展历程,尽管核发电、风力发电、太阳能发电系统先后研究成功,但是,石化燃料和煤炭依然是人类手中最方便可得和掌控的能源形式。

二战之后,能源年消耗量从20亿吨标准煤猛增至100亿吨,翻了整整五倍,随后更是以每年约2.5%的速度增长。

围绕着资源的争夺,全球范围内又发生了几次石油危机,进入21世纪,能源危机愈演愈烈。

石油危机曾一度使得美国的汽车工业几乎停摆,全国汽车陷入无油可用的尴尬境地,因而国外纷纷发展新能源,以降低对石油的依赖度。

中科院院士师昌绪曾经预计过,全球石油、天然气还有煤炭资源分别在40年、65年、162年之后就会彻底消失。未来为保证能源的自由和安全性,氢是唯一的可能性。

国内新能源建设相对缓慢,在21世纪以后才迫切提上日程。如今我国作为全球第一大能源消费国,在国内的一次性能源占比中,煤炭的消费量超过了68%、石油天然气的占比为23.1%。

不过,虽然起步晚,但是国内新能源发展速度并不慢。根据国际能源网的数据来看,2020年,中国煤炭进口量达到了3.04亿吨,在2012年的时候,中国煤炭资源的进口量高达2.9亿吨。这八年时间,中国的经济建设速度没有放缓,而进口量保持在了一个较为合理的增长区间内,主要得益于新能源的发展。

石油的替代场景主要在于发电、汽车,我国汽车用油总消耗量占国家整个用油量的四分之一,是巨大的市场。

汽车电池领域两个主要对手就是氢燃料电池和锂电池,虽然两者是不同的技术路径,但都是实现碳中和的主流能源方案。氢燃料电池和锂电池相比,有个很重要的优势,那就是氢气燃烧热值很高,因此,氢燃料电池车加氢比锂电池车方便,加氢只需3-5分钟 ,且续航更长。

而且从实际诞生时间来看,氢燃料电池汽车其实是早于锂电池,第一辆氢燃料电池汽车诞生于1968 年,世界第一辆使用锂电池的电动车Prairie Joy EV 是在1996年。但是氢燃料电池汽车的发展并没有像锂电这般顺利。

中国中国汽车工业协会的数据显示,2021年11月,纯电动汽车产销分别完成37.2万辆和36.1万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍,锂电的风头在近两年人尽皆知。而燃料电池汽车产销分别完成212辆和147辆,同比分别下降26.4%和49.3%。

一头风光无限,另一头门庭冷落。

为何氢燃料电池汽车商业化进程如此缓慢?

事实上,电池行业经历了最早的玩具里的镍氢电池,手机三元电池,从手机到公交车,从低能量密度到高能量密度的乘用车,技术发展与验证迭代是连续的。同时电动车不存在能源的问题,一开始就有很发达的电网,只要铺好充电桩就可以获得能源。

但是燃料电池在这两端其实都不占优势。除了加氢问题,也没有消费应用铺垫,直接是车规级,国外最开始是巴拉德的燃料电池主要用在叉车上,燃料电池叉车基本上都用在医药、食品等环境要求比较高的仓库。

另外,车载氢气想要压缩成液体使用,要使得氢气长期保存在-252.8℃以下,这是个巨量的消耗,而若保持气态使用,又要解决“氢脆”的物理问题。这都需要一个庞大复杂的储氢系统,而过大体积难以塞入轿车狭小空间,因而只有重型卡车才是配氢能源的最佳应用场景,国内是亿华通在公交车上做第一步尝试,有部分装在商用车。

成本瓶颈

如今,锂电在涨价,锂矿等金属资源在减少,社会各界对氢能源的呼声越来越高,氢能源的需求能迅速提上来吗?

事实上,从技术上看,我国研究氢燃料电池技术始于20世纪70年代,1990年开始发展起来,当时的质子交换膜燃料电池水平可与欧美相比。1999年,清华大学就研制出了中国第一辆氢燃料电池汽车,然而,自2008年起,我国将新能源车的重点放在了纯电池的电动车上,结果氢燃料电池车的水平不进反退。

目前,我国已经初步掌握氢燃料电池堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施等核心技术,但关键零部件主要依靠进口,燃料电池的关键材料包括催化剂、质子交换膜以及炭纸等材料大都采用进口材料。关键组件制备工艺急需提升,膜电极、双极板、空压机、氢循环泵等和国外存在较大差距。

另外,限制氢能源开发的还有一个至关重要的问题——成本,制氢、运氢、加氢、用氢前三个环节几乎每个环节都受成本桎梏。

目前的氢气制取手段并没有想象中成熟,在化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种最常用的制氢技术中,只有电解水制氢能够实现真正的零碳排放,但是电解水制氢成本需要电力与电解槽两大成本,其中光电解槽的单位造价就高达2500元/W,2020年,电解水制氢的成本是30.8元/kg,而工业副产制氢的成本差不多只有这个价格的一半。目前大约95%的氢是通过化石燃料转化生产的,根据IRENA的测算,全球仅有4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。

除了制氢,运输氢气的成本也不低,由于氢气属性活跃,所以氢气的经济运输基本只局限在200公里之内,中长距离大规模运输无论设备投资,还是能耗皆是一座成本大山。据悉,我国当前的运氢方式还是以气氢拖车为主,不仅运输效率仅为1-2%,而且一台长管拖车的成本约为160万元。

加氢方面,一座加氢站的建设成本更是在千万以上,中国氢能联盟数据显示,建设一座日加氢能力 500 公斤,加注压力为 35 MPa 的加氢站投资成本达 1200 万元(不含土地费用),约相当于传统加油站的 3 倍。

由于运营车辆较少,加氢站的建设运营无法通过规模经济效应平衡收支,进一步制约了加氢站的建设。国内大型加氢站数量不足且分布不均,全国截至2021年6月,我国加氢站共建成141座,其中119座在运营,22座已建成,还有73座正在建设,加氢站布局数量最多的前三名为广东、河北和湖北。

这一系列的高昂成本,使得氢气价格居高不下,即使是在氢能源技术最发达的日本,用纯氢气发电的成本是1度电高达5.46元人民币。而在我国西部地区用天然气发电的成本则仅为1度电0.5元人民币。

制氢、运氢、加氢、用氢无论哪个环节都不可能如资本所憧憬的那样在短时间里快速拿出成果。

氢能源的机会

纵观全球的氢能应用,氢燃料电池汽车的两只领头羊日本和韩国,均已败下阵来。有数据显示,2020年,本田氢燃料电池车在全球仅卖出240辆,累计也仅卖出1900辆。氢燃料电池车丰田MIRAI,全球销量也只有1770台,比2019下滑将近30%。

不过,氢能源电池也不是完全没有机会,虽然目前氢能乘用车的使用成本无法和电动轿车、油车的同台竞技,但氢能重卡已经有能力同柴油车和电动车一较高下。

中国就是少数有能力撑得起氢能汽车发展的国家。

中国拥有全球最大的重卡市场。据相关数据统计,2020年全球重型卡车产量436万辆,我国重型卡车产量为298万辆,占世界68.3%。2020年,中国的重卡市场规模在130万以上,而同期北美的市场规模在45万左右,欧洲的市场规模只有35万左右。

冷链、网购的发展持续刺激了物流行业对于重卡的需求,基础设施建设的投资刺激经济的发展,重卡行业空前景气。

2018年,中科院院士干勇曾表示,“柴改氢”是推进氢能应用的一个重要的方向,预计到2050年,将有超过50%重型卡车将氢燃料电池作为发动机。氢燃料电池重型载货车的广袤市场无疑氢能的落地提供了坚实的地基。

根据《节能与新能源汽车技术路线图》,氢燃料电池重卡的市场渗透率有望在 2025、2035、2050 年分别达到0.2%、15%、75%。

2021年8月14日,雄安新区开通了“容易线”,百辆氢能重卡同时投入运营,燃料电池卡车的运行已经进入了初级商业化阶,一副能源宏图已经初具规模。

其次,中国高速公路网络完善,加氢站依托交通枢纽建设,附着服务区网络。

据中国工程院预计,燃料电池重型载货车会在未来5~10年内实现商业化运营,逐步替代传统燃油车市场。先发展重卡为首的商业车,等到加氢站相关技术成熟,再挑起氢能乘用车的大梁。

中国的能源革命已经走过数十年,光伏、特高压网络都取得了显著成效,氢能源作为终极清洁能源,注定是要成为整个新能源领域向往攻克的最终目标,但是未来要想抢锂电新能源车的风头,还要摆脱燃料电池的可供能力以及技术带来的成本枷锁。

财经自媒体联盟更多自媒体作者

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部