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从冬奥看氢能未来

34资源网2022年02月15日 11:10295

此次冬奥会是中国首次大规模应用蓝氢和绿氢,有着重要的象征意义,但氢能产业化仍然遥远

编者按:本文来自微信公众号财经十一人,作者徐沛宇,创业邦经授权转载。

工作人员正在为车辆加氢。图源:北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会网站

与东京奥运会部分火炬使用氢燃料相比,北京冬奥会将火炬燃料全替换为氢能,张家口赛区的火炬还在全球首次使用了绿氢。这让氢气作为一种能源产品走入了大众视野。

按照氢气的生产方式,可将其分为灰氢、蓝氢和绿氢三种,分别指化石能源制氢、装有二氧化碳捕集和封存设施的化石能源制氢,以及可再生能源电解水制氢。蓝氢和绿氢被视为实现零碳排放的关键能源品种,已被多个国家列为重点发展的新能源。

保供北京冬奥会的制氢厂里,蓝氢和绿氢规模的比例相当。不过,这些氢气的生产成本均较高,冬奥会之后难以直接转入商业化运营。

氢能可应用在交通、工业、发电、供热等诸多领域。北京冬奥会上除了将氢作为火炬的燃料,还投入了上千辆氢燃料电池车辆。为此,中石化和中石油等能源企业配建了30多个加氢站为冬奥会服务。

东京奥运会上应用的氢能元素还包括热电联供等场景应用,北京冬奥会则没有此类应用。日本此前发布了要建设“氢能社会”的宏图,氢能在其能源结构中的比重已接近8%,在全球领先。

中国的氢能产业处于发展初期,且扶持政策和发展焦点集中在交通领域,即氢燃料电池车上。尽管中国企业近期已开始在可再生能源制氢以及更多氢能应用场景上布局,但整个氢能行业的产业化时间表仍不清晰,配套政策仍需完善,中国氢能整体发展的顶层设计至今仍未发布。冬奥会对氢能产业的发展来说,象征意义大于实际作用。

1、蓝氢绿氢共同亮相北京冬奥

化石能源制氢即灰氢的技术此前已非常成熟,成本也较低;蓝氢和绿氢技术目前仍待突破,且目前成本高昂。北京冬奥会计划实现碳中和,故使用的氢能均为蓝氢和绿氢。不过,蓝氢的具体标准,即化石能源制氢过程中减少多少二氧化碳算蓝氢,各国各地区均没有设定。

此次冬奥会期间,北京和北京周边共有11座制氢厂投入保供。其中,规模最大的两座制氢厂是张家口绿色氢能一体化示范基地项目(下称张家口绿氢项目)和中石化燕山石化北京冬奥会氢气新能源项目(下称燕山石化氢能项目),产品分别为绿氢和蓝氢。

张家口绿氢项目为此次冬奥会上50%的氢燃料电池汽车供应氢能,其使用陆上风能产生的电制氢。该项目由壳牌(中国)有限公司与张家口市交通建设投资控股集团合资建设,年产能2万千瓦(约4000标准立方米/小时),是全球已建成的绿氢项目里规模第二大的项目。

壳牌相关负责人对《财经十一人》表示,该项目建成用时13个月,生命周期预计是20年。目前该项目有一定的政府补贴,初期将为冬季奥运会期间张家口赛区的600多辆氢燃料电池汽车供应绿氢,此后项目生产的氢气将用于供应京津冀地区的公共和商业运输。

燕山石化氢能项目是化石能源制氢,所产氢气作为北京主会场的主火炬燃料,同时也为中石化旗下的加氢站供能,产能为2000标准立方米/小时。根据中石化发布的信息,该项目所产氢气获得“清洁氢”认证,低于传统化石能源制氢的碳排放量,意味着其为蓝氢。

上述两个项目均为商业化氢能项目。商业化项目是指非科研、示范、试点性质,以商业化可持续运行为目的的项目。以项目体量为衡量标准,年产1万千瓦以上的项目才算达到商业化规模,低于1万千瓦的项目主要以技术试点为目的。但在无补贴的情况下,即使是商业化项目现阶段也没有经济效益。

保供冬奥会的11座制氢厂里,有七座为绿氢,四座为蓝氢。从产能上看,绿氢的比重更大。但据《财经十一人》了解,此次冬奥会实际使用的绿氢以张家口绿氢项目为主,而全部使用的氢气里化石能源制氢的比例更大。。

这11座制氢厂的具体成本暂不清楚。一般来说,蓝氢和绿氢项目现阶段成本较高,在无补贴的情况下不能实现盈利。

此次冬奥会是中国首次大规模应用蓝氢和绿氢,其对氢能产业化的实际意义不大,但有着重要的象征意义。

2、氢能应用场景何在

氢能要实现产业化发展,最关键的是要有大规模的应用场景,以带动产业链各环节的技术突破和基础设施建设。东京奥运会和北京冬奥会都在努力拓宽氢能运用场景,火炬和车辆是主要应用场景。

东京奥运会是奥运史上首次使用氢作为火炬燃料,其中,主火炬采用氢气作为唯一燃料;接力火炬部分地区使用氢气作为燃料,部分地区采用丙烷。北京冬奥会火炬采用氢气作为唯一的燃料,其中张家口赛区的火炬台是史上首次使用绿氢作为燃料。

北京冬奥会投入的氢燃料车辆数量约为东京奥运会的两倍,北京延庆和张家口赛区使用的车辆均以氢燃料车辆为主:共投入了816辆氢燃料电池客车,包括福田、宇通、中通、吉利等多个国产客车品牌;丰田还提供了107辆柯斯达氢擎中巴车,以及140辆第二代MIRAI氢燃料电池小轿车;此外,投入使用的氢燃料电池车辆还包含物流车、专用车等车型,总计在1100辆左右。

东京奥运会还在奥运村里使用氢能供能供热,比北京冬奥会的应用场景更多。这反映出了中国和日本在氢能利用现状上的差异,中国目前的氢能应用场景主要集中在车辆领域,而日本推广使用氢能的力度更大,出台了多种扶持政策开拓更多元的氢能应用场景,比如家庭住宅、商业建筑供电供暖等。

在此次冬奥会之前,中国的氢燃料电池车辆发展规模已不小,从加氢站到车辆的生产,均有不同程度的补贴。根据中国氢能联盟大数据中心统计,截至2021年底,全国已建成运营加氢站255座,其中,在营183座,待运营69座,暂停运营3座;氢燃料电池汽车累计保有量超过9000辆。

北京冬奥会上如此大规模的集中使用氢燃料电池车辆,为企业和产业发展积累了宝贵的经验。而在2008年北京奥运会和2010年上海世博会上,也曾经投入过氢燃料电池车服务会场,但规模都很小,后续使用也不理想。此次冬奥会千余辆的氢燃料电池车未来如何拓宽使用范围和有效利用,是摆在眼前的难题。

据全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树介绍,氢燃料电池车的主要应用场景是公交、固定线路大巴和物流运输等,缺乏市场扩张机会,要避免走向类似纯电动公交车有补贴就有市场,没补贴就日益萎缩的局面。

3、氢能产业化前路漫长

目前全球氢能产业仍处于产业化早期,尚无成熟的商业模式,几乎都得依靠补贴才能发展。东京夏奥会和北京冬奥会对氢能的青睐,对产业发展的实际推动作用不大,各国的氢能产业都处于探索阶段。

从灰氢转化为蓝氢,主要问题是成本较高;绿氢的生产技术仍待突破,且成本也较高。以德国为首的欧盟国家积极发展绿氢,重点扶持绿氢生产过程的设备和技术研发,期望以规模化促进产业化发展。美国对氢能的政策扶持力度不算大,但美国主要石油公司均将蓝氢作为重要战略方向。

北京冬奥会和东京奥运会对氢能的推广,意味着中日两国都认同氢能在实现碳中和过程中的作用。不过,中日两国对氢能产业的发展前景规划并不相同。能源严重缺乏的日本,对氢能发展寄予厚望,制定了雄心勃勃的计划和相对较完善的政策。根据其资源禀赋和技术储备,日本重点扶持的是氢能应用场景的开发,大力推广氢燃料电池汽车和社区用能。

中国是全球灰氢生产大国,这些灰氢主要是工业副产氢,不具备绿色低碳的环保效益,也没有形成氢能产业链。当前全球氢气年产量约为7000万吨,灰氢占比约95%。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》,当前中国的氢气产能约每年4100万吨,产量约3342万吨,是世界第一产氢国。

但氢能在中国能源结构里的地位和前景目前并不清晰,中国中央政府尚无氢能产业发展的整体规划。蓝氢和绿氢的产量目标如何,氢能在能源结构中的比例计划达到多少等,均没有明确数字。中国政府虽已承认氢能为新能源品种,但配套政策并不完善。例如,在很多地方,氢气仍作为危化品管理,而不是作为能源产品。

与此同时,中国多个地方政府对氢能发展热情高涨,目前已有北京、山东、河北、天津、四川、浙江、宁夏等16个省市制定了氢能发展规划。氢燃料电池汽车示范应用城市群已有五个:河北、河南、京津冀、上海和广东城市群。

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