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報告指出,在我國政府出臺的一系列產業政策支撐下,我國氫能產業正在進入快速發展期。

2019年3月,氫能源首次寫入《政府工作報告》,明確將推動加氫等設施建設。2020年4月,國家能源局釋出《中華人民共和國能源法(徵求意見稿)》,氫能被列入能源範疇。2020年6月,氫能先後被寫入《2020年國民經濟和社會發展計劃》、《2020年能源工作指導意見》。

近日,財政部、工信部、科技部等五部委聯合釋出《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》,決定將燃料電池汽車的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車示範應用支援政策,以形成佈局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發展新模式。自9月示範城市申報工作啟動,已有北京、山東、山西、上海等地明確申報或者出臺了申報方案。

除政策利好外,可再生能源的成本持續下降也給氫能產業的發展帶來機會。報告預計,到2025年,風電、光電成本會降低到0.25-0.3元/kWh之間。據國際氫能委員會預測,到2050年,氫能將創造3000萬個工作崗位,減少60億噸二氧化碳排放,創造2.5萬億美元產值,在全球能源中所佔比重有望達到18%。

但同時,進入快速發展階段的氫能產業也面臨各種各樣的問題。鑑於氫能產業發展的關鍵環節在於氫的儲存、運輸與應用,報告著重從構建清潔綠色高效的氫能供應體系、建立全球領先的氫能應用網路兩個方面展開研究。

報告指出,以實現綠色經濟高效便捷的氫能供應體系為目標,中國將在氫的制儲運加各環節上逐漸突破。

1)製備方面,初期以藍氫為主來源,綠氫是長期發展方向

研究發現,我國氫的生產利用非常廣泛,不過主要是把氫作為工業原料、而非能源使用,但即便這樣,我國也已成為世界第一產氫大國,2019年全國氫氣產量約2000萬噸。工業副產氫為主的藍氫,可以作為產業發展初期的分散式來源。

同時報告指出,電解水制氫的綠氫路線是長期的發展方向。目前國內鹼性電解水制氫成本在各電解水制氫技術路線中最具經濟性。但制氫規模仍處於兆瓦級,規模經濟效益尚未體現。2019年,我國全年棄風電量169億千瓦時、棄光電量46億千瓦時、棄水電量約300億千瓦時,總棄電總量515億千瓦時,理論上可制氫92萬噸,電解水制氫的供應潛力較大。綠氫路線的關鍵性在於電費成本,據研究,當前技術條件下,電費降低至0.3元/kWh,電解水制氫成本能降至20元/kg以下。

2)儲運環節是當前氫能產業發展的短板

受限於當前氫氣儲存方式,氫氣運輸效率較低、成本高,是制約氫氣供應的關鍵環節。

現階段,氣氫拖車是國內應用最廣泛的道路運輸方式,但是國內氣氫儲氫罐壓力大多在20MPa,單車運輸能力並不高;相比之下,因為低溫液態氫高密度的特性,液氫運輸的運力是氣氫拖車的10倍以上,未來有望實現規模化運輸,但目前液氫運輸在國內還僅限用於航天及軍工領域。

報告根據測算指出,在一定儲運距離內,即在加氫站日需求量500kg以下,氣氫拖車運輸由於節省了液化成本與管道建設前期投資成本,經濟性較高。但當用氫規模擴大、運輸距離增長後,提高氣氫運輸壓力或採用液氫槽車、輸氫管道等運輸方案,才能滿足高效經濟的要求。因此,報告認為,隨著氫能產業的發展,液氫儲運是大規模長距離儲運氫的方向之一。

3)加氫站建設提速,各環節均有降本空間

據統計,截止2019年底,我國已建和在建的加氫站有130座以上,其中61座已經建成,投入運營的共計52座。2016年以後,中國加氫站建設開始提速,2019年建成的加氫站數量是2018年的2倍。

但是,國內不同區域、不同模式的加氫站氫氣價格差異較大,價格區間在30~80元/kg,類比國外40-50元/kg的終端售價,各環節均有降本空間。未來隨著可再生能源電價進一步下降,制氫、規模化液態儲運等技術成熟,氫氣到站價格有望大幅降低。

建立全球領先的氫能應用網路,我國應優先發展氫燃料電池商用車

根據我國的實際情況,報告建議,中國氫能在交通領域的應用應遵循“氫燃料電池商用車先發展、氫燃料電池乘用車後發展”的特點。

在過去十年裡,我國氫燃料電池客車、物流車等商用車的應用已領先於其他氫燃料電池車型。根據新能源汽車國家監測與管理平臺的統計資料顯示,截至2019年底,已接入平臺的氫燃料電池汽車中物流車佔比達到60.5%,公交客車、公路客車、通勤客車等客車佔比達到39.4%,乘用車只用於租賃,佔比僅為0.1%,當前氫燃料電池汽車的示範應用主要集中在物流、客車等商用車領域。

制約氫能市場化落地的關鍵要素是什麼?報告給出答案,氫燃料電池的成本是市場化應用的重要影響因素。

現階段,我國氫燃料電池汽車的發展仍較依賴於政府的補貼和政策的支援,目前商用車燃料電池系統價格的平均水平約1萬元/kW,商用車用儲氫系統的價格平均約5000元/kg。隨著氫燃料電池汽車應用範圍與規模擴大,核心零部件及系統價格的規模效應逐步顯現。研究組認為,未來商用車燃料電池系統價格與儲氫系統價格變化如下圖所示。

至2030年左右,部分氫燃料電池商用車車型將有望在多種使用場景中具備全生命週期經濟性優勢。其中氫燃料電池物流車將在2025-2030年間達到與純電動車型相當的TCO(Total Cost of Ownership,總體擁有成本),而客車、重卡將在2030年實現這一目標。

不過,現階段氫燃料電池商用車的購置和使用成本仍然過高,需要通過創新商業模式擴大規模,均攤成本,在業務起步階段,應儘量保持多種商業模式(自營/租賃)的靈活性。

據預測,我國氫燃料電池客車的市場滲透率,至2025、2035、2050年將分別達到5%、25%、40%。氫燃料電池物流車的市場滲透率,至2030、2050年將分別達到5%、10%。氫燃料電池重卡的市場滲透率,至2025、2035、2050年將分別達到0.2%、15%、75%。

打造氫能產業生態圈,加速迎接氫能社會

氫能將推動中國能源消費結構從傳統化石燃料向清潔低碳燃料轉變。報告預計,到2050年,中國氫能佔終端能源消費比例達10%,氫燃料電池汽車保有量3000萬輛,氫氣需求量6000萬噸,進入氫能社會。

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