“雙碳”背景下，氫能產業(yè)正吸引越來越多的“入局者”，“東方氫島”的建設步伐也不斷加快。
萬億氫能賽道：漫長而執(zhí)著的“奔赴”
在剛剛過去的一周里，氫能源板塊再迎風口。
受北京發(fā)布氫能產業(yè)發(fā)展實施方案影響，A股市場氫能源概念迎來了一波上漲行情，不少上市公司“沾氫即漲”。其中不乏美錦能源、金能科技、漢纜股份等在青島有重大氫能產業(yè)項目布局的上市公司。
在“碳達峰、碳中和”的目標下，氫能產業(yè)發(fā)展正步入快車道。2019年氫能首次寫入政府工作報告。此后，各地陸續(xù)出臺氫能產業(yè)重磅規(guī)劃。頻頻的政策利好，讓氫能源板塊受到資金熱捧。寄托著投資者的殷切希望，氫能源板塊自2020年5月起一路走高。
據(jù)不完全統(tǒng)計，今年以來，國內A股上市公司已發(fā)布關于布局氫能產業(yè)的公告多達1．71萬條，183家上市公司宣布入局。企查查數(shù)據(jù)則顯示，今年上半年我國氫能企業(yè)注冊量為339家，同比增長89％，呈現(xiàn)飛速增長的趨勢。
8月5日，中國石化青島煉化首車300公斤燃料電池用氫正式出廠。
在爭相加碼布局氫能產業(yè)的同時，多家氫能源概念公司提示業(yè)務進展和炒作風險，為資本市場“降火”。相關公司紛紛回應稱上市公司相關業(yè)務尚在發(fā)育期，業(yè)務占比較小。業(yè)內人士表示，盡管相關企業(yè)在苦練“氫”功，但目前氫能源相關產業(yè)尚處于發(fā)展初期，存在不少難題，在降成本、擴需求的雙側推動下，有望在未來5年獲得市場放量。
強勢爆發(fā)的氫能源概念背后，一條荊棘叢生但極具戰(zhàn)略意義的萬億產業(yè)賽道浮出水面。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書》指出，預計2020年至2025年間，中國氫能產業(yè)產值將達1萬億元。而這，是一場全球范圍的競賽，也是“東方氫島”努力奔赴的未來。
碳中和時代“氫”大有可為
要想實現(xiàn)碳中和目標，迫切需要開發(fā)新的生產工藝和技術來實現(xiàn)深度減排，實現(xiàn)“脫碳”“固碳”甚至“負碳”。
氫是很好的還原劑，也是大部分化工和石化產品的組成元素。無論是以清潔氫和低碳氫替代化石能源實現(xiàn)交通、工業(yè)、建筑與發(fā)電部門的“脫碳”，還是通過碳捕集封存和資源化利用“加氫固碳”實現(xiàn)碳循環(huán)經濟，抑或是通過生物質制氫與碳捕集技術結合等方式生產“負碳氫氣”，氫能都在這些路徑中扮演著大有可為的“關鍵角色”。
與煤炭、石油和天然氣相比，氫能在自然界中不是天然存在，需要通過一次能源化學加工或轉化產生。相比用化石燃料生產的灰氫以及使用碳捕集封存技術將尾氣脫碳后得到的藍氫，利用可再生能源電解水產生的綠氫才能達到二氧化碳零排放，才是符合碳中和發(fā)展方向的選擇。
在鋼鐵行業(yè)，氫冶金是當前重點的探索方向。2020年11月，河鋼集團與全球礦業(yè)冶金巨頭意大利特諾恩集團簽約，共建全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業(yè)化生產廠，推動傳統(tǒng)“碳冶金”向“氫冶金”轉變。今年5月年產120萬噸煉鋼原料的氫氣直接還原廠在河鋼宣鋼廠區(qū)開工，一期60萬噸采用世界首套新一代低碳氫能源示范裝置，計劃于2021年底投產，可替代傳統(tǒng)高爐碳冶金工藝，建成后年減碳幅度可達60％；二期60萬噸將采用風能、太陽能等可再生能源進行電解水制氫做還原氣，實現(xiàn)無化石能源冶煉。
在能源化工行業(yè)，基于綠氫反應制備甲醇是高效轉化利用二氧化碳、“以氫固碳”的重要途徑之一。2020年初，在中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所太陽能研究部主任李燦團隊的努力下，擁有我國自主知識產權技術的全球首套直接液態(tài)太陽燃料規(guī)?；铣身椖吭谔m州新區(qū)試驗成功，目前已發(fā)展成為千噸級規(guī)模化太陽燃料合成工業(yè)示范工程。據(jù)測算，若以我國當前8000萬噸甲醇產能計算，液態(tài)陽光甲醇與煤化工制甲醇相比，將減排數(shù)億噸級二氧化碳。合成氨也是化工領域氫消費占比最大的場景之一，目前挪威、美國、巴西等都在建設綠氫合成氨的工廠。未來，甲苯、乙烯的生產過程中，利用綠氫也可以大幅減少溫室氣體的排放。
在交通領域，氫燃料電池系統(tǒng)具有清潔環(huán)保、續(xù)航里程長、加氫時間短等優(yōu)勢，未來可以作為動力應用于重型貨車、難以電氣化的軌道交通、大型船舶、大型飛機等，降低長距離高負荷交通對石油和天然氣的依賴。
在建筑能耗上，通過氫燃料燃氣輪機技術和燃料電池技術實現(xiàn)對家庭住宅、商業(yè)建筑進行熱電聯(lián)供，也是美德日韓等國家企業(yè)爭相投入的研發(fā)方向。
關乎能源安全的儲能介質
氫能之所以被廣泛認為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉?，還因為，對于構建低碳高效現(xiàn)代能源體系來說，氫能更大的價值在于，它是一種重要的儲能介質。
可再生能源（如水電、風能、太陽能）的間歇性特點，導致其不能長時間持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電能。受制于電網消納能力，經常會出現(xiàn)“棄風棄光”現(xiàn)象。據(jù)全國新能源消納監(jiān)測預警中心發(fā)布的《2021年二季度全國新能源電力消納評估分析》顯示，今年上半年，全國棄風電量126．4億千瓦時，風電利用率96．4％；棄光電量33．2億千瓦時，光伏發(fā)電利用率97．9％。其中，青海、陜西、寧夏、河南、貴州都出現(xiàn)了“棄風棄光”增長現(xiàn)象。而今年2月美國中部和南部大片地區(qū)遭遇創(chuàng)紀錄的極端低溫天氣，風力渦輪機葉片因結冰而停止，更是帶來世紀大停電。日益頻繁的極端天氣，也讓人們對可再生能源供電的可靠性提出了更高的要求。
儲能就成為解決問題的必由之路——將可再生能源發(fā)電儲存起來，在需要時釋放，以保障可再生能源發(fā)電持續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，提高電網接納間歇式可再生能源的能力。氫作為一種重要的二次能源，可以通過電解水獲得，再加之自身突出的特點，被認為是理想的儲能介質。
從氫的來源上看，風電、光伏制氫可實現(xiàn)生產源頭上的無碳化。同時，與鋰電池相比，氫作為儲能介質具有能量密度高、補能速度快、低溫適應好等優(yōu)勢，非常適合長時間儲能手段，來解決風能、光伏發(fā)電所遇到的時段不平衡，季度不平衡等問題，實現(xiàn)傳統(tǒng)電網無法實現(xiàn)的大規(guī)模、跨季節(jié)、跨時段、跨地域的儲能，將成為促進可再生能源消納的利器。
作為極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術，氫能不僅適用于大規(guī)模儲能和長周期能量調節(jié)，還可以在調峰調頻輔助服務、削峰填谷等多類型能源互聯(lián)、搭建微電網等方面發(fā)揮重要作用。
也正是因為如此，近年來，光伏和風電領域的領軍企業(yè)紛紛加碼氫能布局，將可再生能源與氫能“聯(lián)姻”為綜合能源開發(fā)提供了新的路徑。
作為新能源的開發(fā)重點，海上風電可在沿海地區(qū)就近消納。對于青島來說，“氫”從海上來，也將是值得期待的未來。
產業(yè)現(xiàn)實依然“骨感”
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計，到2050年，我國氫氣需求量將接近6000萬噸，可再生能源電解制氫占比將達到70％，實現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸，氫能在我國終端能源體系中占比超過10％，產業(yè)鏈年產值達到12萬億元。
這無疑將成為引領經濟發(fā)展的新增長極。但相對于豐滿的未來圖景而言，氫能產業(yè)的現(xiàn)實情況還要“骨感”得多。目前，我國在氫能全產業(yè)鏈的制氫、儲運、應用等環(huán)節(jié)，技術路線、成本高企、產業(yè)化瓶頸等諸多難題還有待攻克，為行業(yè)后續(xù)發(fā)展增添了許多“不確定性”。
在制氫環(huán)節(jié)，目前制綠氫的主流技術包括堿性電解水（AWE）、質子交換膜電解水（PEM）和固態(tài)氧化物電解水（SOEC）。受成本、成熟度與產業(yè)鏈配套等多因素影響，AWE在國內是主流；盡管PEM電解槽運行更加靈活、更適合可再生能源的波動性，但當前國內PEM技術正在經歷從實驗室研發(fā)向市場化、規(guī)模化應用的階段變化，與歐洲先進技術差別較大；SOEC技術最大的優(yōu)勢在于轉換效率比較高，可以實現(xiàn)80％以上電解水制氫的能源轉換效率，但它需要高溫的運行環(huán)境，材料的循環(huán)壽命、成本和技術都存在難題。
在目前氫產能中占比極其有限的可再生能源綠氫制備領域，最大的困擾是成本問題。電解水制氫七八成的成本來自電。據(jù)測算，在可再生能源發(fā)電成本下降到0．15元／kWh以下時，用電解水制氫參與化工行業(yè)可以和既有生產供給進行競爭。而預計到2030至2035年左右，綠氫制備成本達到15元／kg以下，就有望在加油站和石化燃料平價。
在儲氫環(huán)節(jié)，當前國內儲存方法主要還是成本相對較低的高壓氣態(tài)儲氫，而加氫站主要是長管拖車運輸高壓氣態(tài)氫，運輸距離相對短，運輸成本比較高；在液氫方面，設備關鍵零部件依賴進口，與國外技術差距明顯，產能嚴重不足。目前，美國和日本主推液氫儲運技術路線，全球有三分之一的加氫站采用了技術液氫技術，澳大利亞為日本供氫的項目也采用了液氫運輸船遠距離輸送。
在加氫用氫環(huán)節(jié)，燃料電池、加氫站等所需的關鍵零部件或依賴進口或沒有量產的成熟產品，導致了相應環(huán)節(jié)的高成本。以燃料電池為例，據(jù)中國國際經濟交流中心信息部數(shù)據(jù)顯示，我國膜電極組件成本約為4000元／千瓦，與國際700元／千瓦差距較大；我國電堆成本為6000元／千瓦，國際指標為1000元／千瓦。
事實上，在全球范圍內，氫能技術還在摸索階段，但一場氫能領域的全球競賽已經展開。據(jù)統(tǒng)計，目前約占全球GDP52％的27個國家里面，有16個國家已經全面制定了國家層面的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略，有11個國家正在制定進程中。
日前，工信部在相關回應中表示，將積極配合相關部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略。各地已經迅速行動，目前已經有20多個?。▍^(qū)、市）發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導意見。
8月19日，山東省政府網站發(fā)布了《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。這也是山東繼6月發(fā)布《氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2020－2030年）》之后，再度對氫能產業(yè)進行部署?！兑?guī)劃》表示，將圍繞創(chuàng)建“國家氫能產業(yè)示范基地”，發(fā)揮我省氫能產業(yè)基礎優(yōu)勢，健全完善制氫、儲 （運）氫、加氫、用氫全產業(yè)鏈氫能體系，加快形成“中國氫谷”“東方氫島”兩大高地，打造山東半島“氫動走廊”，實施“氫進萬家”科技示范工程，推動氫能創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈的融合發(fā)展。
“東方氫島”蓄勢待發(fā)
在最近這一波行情中，多家上市公司在回應投資者時披露了在青島最新的氫能產業(yè)布局。
金能科技8月17日發(fā)布公告稱，金能化學（青島）有限公司與青島董家口經濟區(qū)管理委員會、青島董家口發(fā)展集團有限公司三方合作對工業(yè)副氫進行提純、壓縮、儲運、充裝，全面配套氫能交通產業(yè)發(fā)展。漢纜股份則表示，已成立了青島漢河氫能裝備科技有限公司，進行通信、電力、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心等氫能備用電源和氫能熱電聯(lián)供等產品的研發(fā)和市場推廣，同時生產銷售100w－120kw各種功率電堆，目前已建成了3．5萬平方米的生產車間，部分設備正在調試中。美錦能源也在回應中表示，青島是公司轉型發(fā)展氫能產業(yè)的重點區(qū)域之一，布局青島也是為了更好地搶占市場先機。
在2020年出臺氫能產業(yè)規(guī)劃，圍繞研、制、儲、運、加、用等全產業(yè)鏈部署項目，已建成3座加氫站……青島，正在加速建設“東方氫島”的步伐中，向著氫能時代邁進。
讓青島成為氫能技術創(chuàng)新研發(fā)策源地。自2017年便開始引入氫能產業(yè)的青島國際院士港，依托中國工程院、同濟大學、清華大學、湖南大學、國家燃料電池汽車動力系統(tǒng)工程技術研究中心等行業(yè)領先研發(fā)資源，打造氫能與燃料電池技術實驗室。
在氫燃料電池關鍵零部件和整車制造領域，青島美錦燃料電池商用車整車生產項目、明天氫能北方工程研究中心及氫能燃料電池系統(tǒng)及核心部件生產基地項目、FCP中德氫動力產業(yè)園項目均入列《山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》的氫能產業(yè)重點工程，青島在山東氫能產業(yè)鏈尤其是關鍵創(chuàng)新環(huán)節(jié)上的地位可見一斑。
讓青島的車用上青島的氫。中國石化青島煉油化工有限責任公司承擔建設的青島氫能資源基地項目第一車青島地產藍氫于8月5日出廠，結束了青島加氫站只能從淄博、濱州等地遠距離購氫的歷史，未來隨著項目的建成投產，將解決青島地區(qū)燃料電池氫保供問題，還可為青島周邊區(qū)域提供潔凈的氫能源。
以裝備制造帶動儲氫、加氫環(huán)節(jié)創(chuàng)新。作為國內唯一具有獨立自主知識產權的液壓活塞式氫氣壓縮機生產制造商，青島康普銳斯能源科技有限公司自主研發(fā)的新工藝可以降低加氫站建設成本50％以上，目前公司研發(fā)生產的壓縮機已在加氫站、制氫廠家投入使用，正在加速更多規(guī)格的產品量產。
在應用場景上，由青島真情巴士集團運營的50輛氫能源公交車已經在西海岸新區(qū)運行了半年有余，累計運行超55萬公里；6月26日，隨著山東省首條城際氫干線首發(fā)儀式同時在青島國際院士港智能制造產業(yè)園和臨沂路運港智慧物流裝備產業(yè)園舉行，170輛氫能冷鏈物流車和渣土車在青島——臨沂干線上啟動運營，每年可減少二氧化碳排放量近2萬噸。
據(jù)統(tǒng)計，目前，青島在全產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)共有11個項目入選省“十四五”期間氫能產業(yè)重大示范試點項目，是全省入選項目數(shù)最多的城市。
從能源革命的角度來看，氫經濟的空間難以估量。在全鏈條布局下的“東方氫島”圖景中，青島氫經濟已然箭在弦上，蓄勢待發(fā)。
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