1.氢气产量全球第一,化石能源制氢占比大
近年来,我国氢气产量保持连续增长,已成为世界第一产氢大国,氢气产能约4000万吨/年,2021年产量达3300万吨。
图1 2012-2021年氢气产量及增速(数据来源:中国煤炭工业协会、中国氢能联盟)
我国氢气制取主要由化石能源制氢和工业副产氢构成,煤制氢和天然气制氢占比近八成,焦炉煤气、氯碱、丙烷脱氢等工业副产氢占比约两成,可再生能源制氢规模还很小。据中国标准化研究院不完全统计,目前我国煤制氢占比约62%,天然气重整制氢占比约19%,焦炉煤气、氯碱尾气等工业副产提纯制氢和石油制氢占比约18%,电解水制氢等约占1%。2021年以来,在国家和各地政府鼓励下,国企、民企、外企对发展氢能产业都展现了极大的热情,长三角、粤港澳大湾区、环渤海三大区域的氢能产业呈现集群化发展态势。在氢能制备方面,可再生能源制氢项目在华北和西北等地积极推进,电解水制氢成本稳中有降。
图2 煤制氢成本随煤炭价格变化趋势(数据来源:中国电动汽车百人会)
2.高压气态储运氢气为主流,液态储运和管道运输尚未成熟
现阶段,我国氢气储运主要以高压气态长管拖车运输为主,常用的高压气态长管拖车氢气储存压力为20兆帕,单车运载量约300千克氢气。液氢运输和管道运输的基础尚不成熟,液态储运、固态储运均处于小规模试验阶段,目前氢气管道里程约400千米,在用管道仅100千米左右。预计到2025年,液态储运和管道储运的方式有初步发展,到2035年,高压气氢储运、液体储运和管道储运等多种氢气储运形式将实现并存。
图3 储运氢技术对比(数据来源:中国氢能联盟、前瞻产业研究院)
3.加氢站数量全球第一,下游需求仍有提升空间
目前,我国已累计建成加氢站超过250座,约占全球总数的40%,加氢站数量位居世界第一,35兆帕智能快速加氢机和70兆帕一体式移动加氢站技术获得突破。现有加氢站的日加注能力主要分布在500~1000千克区间,大于1000千克的规模化加氢站仍待进一步布局建设。
多元应用方面,除传统化工、钢铁等工业领域,氢能在交通、能源、建筑等领域逐步开展试点应用。在交通领域,我国现阶段以客车和重卡为主,正在运营的氢燃料电池车辆超过6000辆,约占全球运营总量的12%。
随着燃料电池汽车市场的增长及国家政策的扶持,我国燃料电池装机规模呈明显增长态势,但氢燃料电池行业尚未进入商业化阶段。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2021年我国氢燃料电池装机17.29万千瓦,同比增长118.31%。
图4 2017-2021年氢燃料电池装机及增速(数据来源:GGII)
4.政策赋能产业,氢能推动绿色发展
2021年,氢能产业战略地位进一步提升。
2月,国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,对推动氢能在能源体系绿色低碳转型中的应用、加强加氢等配套基础设施建设提出了要求。
3月颁布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出,要发展壮大战略性新兴产业,在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,这将赋予我国氢能发展更多新任务和新机遇。
6月,围绕新型电力系统、新型储能、氢能与燃料电池、碳捕集利用与封存(CCUS)、能源系统数字化智能化、能源系统安全等重点领域,国家能源局发布《关于组织开展“十四五”第一批国家能源研发创新平台认定工作的通知》,将氢能与燃料电池纳入国家能源研发创新重点领域,明确了氢能在国家能源技术创新体系中的重要地位。
10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,在推动工业领域碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、绿色低碳科技创新行动等重点任务中,均提及氢能领域的发展和应用。
11月,国家发展改革委等十部门印发的《“十四五”全国清洁生产推行方案》提出通过绿氢炼化、氢能冶金等手段加快燃料原材料的清洁替代和清洁生产技术应用示范。
同月,工业和信息化部印发《“十四五”工业绿色发展规划》,明确提出要加快氢能技术创新和基础设施建设,推动氢能多元利用。
12月,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于启动新一批燃料电池汽车示范应用工作的通知》,张家口牵头的河北城市群、郑州牵头的河南城市群申报获批,我国初步形成北京、上海、广东、河北、河南五大燃料电池汽车政策支持示范城市群,推动加氢站建设和氢燃料电池汽车产业规模化发展。
5.小结
氢能作为化工原料得到广泛应用,如应用于合成氨、合成甲醇、炼油、煤炭加工等;氢气除了具有化学属性,还具有一定的能源属性,它的热值高,约为煤炭的4倍、汽油的3.1倍、天然气的2.6倍,氢气终端利用无污染、便于大规模储存、可与多种能源便捷转换等优点,被国际能源署誉为“未来能源架构的核心”。随着化石能源子资源紧缺、气候变暖等问题的加剧,能源安全及环保意识的逐步提升,氢能必将成为未来能源发展的主力军。氢能产业各环节技术的日渐成熟,氢能的利用将越来越广泛。近年来,氢能作为推动全球能源转型的一种可行技术路线,成为能源领域的热点话题,世界各国政府及国际能源署等重要国际组织都对氢能经济予以厚望。中国随着“碳中和、碳达峰”目标的确立,未来将逐步减少化石能源的占比,大力发展清洁能源、新能源,倡导绿色可持续、低碳环保的能源发展方向,成为经济和社会发展的一项重要任务。
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