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氫能發(fā)展的四只“攔路虎” 2022-04-15 15:29:36  來源:36氪

作為一種清潔、高效、靈活且應(yīng)用場(chǎng)景廣泛的能源載體,氫能被寄予厚望。在政策和市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)下,越來越多的企業(yè)開始布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈,這其中包括跨國(guó)公司、投資公司、國(guó)有與民營(yíng)大型企業(yè)以及眾多的創(chuàng)業(yè)型中小型企業(yè)。

但是,就像一枚硬幣有正反兩面一樣,中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)也面臨著諸多亟須解決的難題。其中, 成本高昂、核心技術(shù)短缺、激勵(lì)措施不足、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱是四個(gè)主要難題。

01 成本高昂

高成本是目前中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)推廣的主要攔路虎。從 目前來看,氫能產(chǎn)業(yè)鏈的制氫成本、建站成本等都很高昂,限制了氫能產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。

目前,制約包括氫能汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用的因素除了高購置成本,高使用成本也是不容忽視的問題,尤其是高昂的氫氣價(jià)格。中國(guó)氫氣成本在氫氣售價(jià)中的占比達(dá)70%。目前,電解水的制氫成本約為3元-5元/Nm3,仍顯著高于化石燃料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫。

好在近年來光伏等可再生能源的成本在不斷降低。

不僅如此,電解水制氫設(shè)備的成本也在不斷降低。對(duì)堿式電解槽來說,除降低可再生能源電費(fèi),其他正在探索的降本舉措包括革新槽體組件材料、擴(kuò)大電解槽尺寸、采用零極距設(shè)計(jì)、擴(kuò)大綠氫下游應(yīng)用等。而對(duì)PEM來說,貴金屬催化劑、膜電極、氣體擴(kuò)散層、雙極板等組成部分擁有降本空間,但是革新難度普遍較大。

在理想情況下,科爾尼預(yù)測(cè),堿式和PEM的成本都將在2035年左右低于灰氫,屆時(shí)堿式和PEM將在各自適用的領(lǐng)域和場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的綠氫生產(chǎn)。在電解槽成本與可再生能源電價(jià)下降的共同助推下,電解水制氫成本有望在2035年左右實(shí)現(xiàn)與灰氫平價(jià)。

此外, 加氫站的建站成本高昂是氫能行業(yè)大規(guī)模鋪開的核心掣肘。近年來,中國(guó)加氫站數(shù)量逐年攀升。但是,加氫站核心部件主要依賴進(jìn)口,使得加氫站的建設(shè)成本昂貴,建一個(gè)加氫站需要1500萬-2000萬元??茽柲犷A(yù)計(jì),在國(guó)家及地方政策的強(qiáng)力推動(dòng)下,中國(guó)加氫站數(shù)量有望在2050年突破萬座,加氫站累計(jì)投資額逾600億元,實(shí)現(xiàn)約16%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。

隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的逐步突破,無論是生產(chǎn)端、儲(chǔ)存端、運(yùn)輸端還是應(yīng)用端的成本都有望大幅下降。

02 核心技術(shù)及材料短缺

從技術(shù)上來說,氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)復(fù)雜度不容小覷。

雖然此輪氫能發(fā)展的一個(gè)突出特點(diǎn)就是技術(shù)突破,但與國(guó)際先進(jìn)水平相比,目前中國(guó)關(guān)鍵技術(shù)仍有差距,現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性還不能完全滿足實(shí)用需求,技術(shù)路線仍不夠成熟,許多技術(shù)難題有待解決,距離大規(guī)模市場(chǎng)化,還有很長(zhǎng)一段路要走。這就需要采取多種措施賦能技術(shù),從氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、燃料電池、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破,重點(diǎn)突破“卡脖子”技術(shù),全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力。

經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)研發(fā),堿式電解槽本身的迭代更新進(jìn)展偏慢且難度較大,未來生產(chǎn)工藝的優(yōu)化及規(guī)?;a(chǎn)將會(huì)是行業(yè)的核心關(guān)注點(diǎn)。

中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)某些核心材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口。例如, 固定氧化物與陰離子交換膜有很大的發(fā)展?jié)摿?,但是技術(shù)不夠成熟,只有少數(shù)公司和設(shè)備制造商參與其中。核心材料缺失制約著中國(guó)氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展。

為了形成有效的氫能源體系,提高氫能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,針對(duì)技術(shù)、設(shè)備和材料的大規(guī)模投資必不可少。這其中,科爾尼認(rèn)為, 綠氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和供給,以及燃料電池是未來十年的發(fā)展重點(diǎn)。

03 激勵(lì)措施不足

激勵(lì)措施與發(fā)展框架的細(xì)節(jié)將決定氫能的成功道路。

當(dāng)前的氫能技術(shù)仍需要繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)投入與補(bǔ)貼。但是,目前中國(guó)促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方向過于狹窄,基本圍繞氫燃料電池汽車展開,對(duì)氫能技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)作用有限。

在頂層戰(zhàn)略方面,中國(guó)目前尚未出臺(tái)大規(guī)模針對(duì)氫能的明確扶持補(bǔ)貼政策,但預(yù)計(jì)即將出臺(tái),屆時(shí)將為氫能產(chǎn)業(yè)帶來進(jìn)一步的推動(dòng)影響。供給側(cè)的激勵(lì)政策基本上都是在省市層面,對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)有補(bǔ)貼、優(yōu)惠電價(jià)、稅收優(yōu)惠等政策。需求側(cè)的政策目前主要集中在儲(chǔ)氫和氫能汽車領(lǐng)域,沒有實(shí)際的指標(biāo)。

在碳交易市場(chǎng)下,持續(xù)的高碳價(jià)將加速氫能推廣。鑒于中國(guó)碳市場(chǎng)剛剛起步,近期影響有限,而中遠(yuǎn)期則有望推動(dòng)氫能的高速發(fā)展。

伴隨氫能的補(bǔ)貼與鼓勵(lì)政策逐漸被提上日程,從制氫到儲(chǔ)運(yùn)氫再到應(yīng)用氫,有望迎來大范圍的更新與成長(zhǎng)。

04 基礎(chǔ)設(shè)施局限

基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸方面的挑戰(zhàn)也是氫能全面商業(yè)化的主要障礙之一。其中,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將是氫能產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)的核心基石。

氫能未來最大的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是氫燃料電池,但加氫站數(shù)量較少也是導(dǎo)致氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的一個(gè)不可忽視的問題。截至2021年底,中國(guó)累計(jì)建成超過190座加氫站,在營(yíng)加氫站超過157座,超過日本,位居世界首位。但是,對(duì)于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說,這些加氫站的數(shù)量還是較少。

這主要是因?yàn)?,比起充電樁低廉的成本,加氫站則是動(dòng)輒過千萬元的巨大投入,這也是氫能源汽車乃至氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到制約的一個(gè)重要原因。不過,2021年隨著示范城市政策的落地,國(guó)內(nèi)加氫站建設(shè)將提速,到2030年預(yù)計(jì)建成數(shù)量將超過1000座。

盡管存在諸多難題,但我們相信,只要堅(jiān)持正確的戰(zhàn)略方向,扎實(shí)做好基礎(chǔ)研究,借鑒國(guó)外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn),解決好產(chǎn)業(yè)存在的問題,建立起資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、利益共享、協(xié)同配合的合作機(jī)制,氫能在中國(guó)必將大有作為。

作者為科爾尼公司全球合伙人;編輯:馬克

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