央企为何纷纷入局10万亿级氢能产业?
氢在宇宙中分布广泛,它构成了宇宙质量的75%。氢能是氢(H)在物理与化学变化过程中释放的能量。氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源,被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。
燃烧热值高:除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142351kJ/kg,是汽油发热值的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。
运输方便:氢可以减轻燃料自重,可以增加运载工具有效载荷,降低运输成本。
氢能源主产业链包括上游氢气制取、储存、运输、加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注,中游燃料电池系统及零部件生产制造,下游氢燃料电池应用等众多环节。
制氢产氢:氢可以通过多种方式制取,氢能制取现在主要有三种模式。
煤制氢,我国煤炭资源相对丰富;
可再生能源制氢,当前我国有大量可再生能源无法并网消纳,用可再生能源弃风、弃光、弃水来制氢,简易可行,技术上没有问题;
大量的工业制氢,像化工、焦炉等,我国是产能大国,都可以制氢。
氢气储存和运输:氢气量和状态不同,方式不同
储氢目前主要的办法有高压气态储氢、低温液态储氢、金属储氢、有机液储氢等。目前国内外主要以高压气态储氢(35MPa和70MPa)和低温液态储氢为主。
加氢站建设:加氢站是氢能产业链中的重要环节,也是氢能走向成熟的关键。
截至2020年11月21日,全球主要氢能国家和地区共建成加氢站458座,另有255座在建或拟建的加氢站。我国共建成88座加氢站,位居世界第二,另有149座在建或规划当中的加氢站。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》显示,2025、2030年中国加氢站分别建成300、1500座,十年间年复合增速达31.1%。到2050年加氢站数量将达10000座,行业产值达12万亿元。
氢燃料电池电堆涉及质子交换膜、扩散材料、催化剂等多种零部件和关键材料,将电堆和配件两大部分进行集成,形成氢燃料电池系统。
氢能源燃料电池下游有便携设备、固定式应用和交通运输式应用。据公开资料显示,到2050年中国交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用,燃料电池车产量达到520万辆/年,固定式发电装置2万台(套)/年,燃料电池系统产能550万台(套)/年。
随着氢能应用技术发展逐渐成熟,以及全球应对气候变化压力的持续增大,氢能及燃料电池技术作为促进经济社会实现低碳环保发展的重要创新技术,已经在全球范围内达成了共识。
一股由央企作“先锋”的中国氢能潮流正在到来......
这股氢能“潮流”,要从3年前国家能源集团牵头成立中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟说起。
2018年2月,中国氢能战略联盟在北京正式成立
,包括十几家(东方电气、三峡集团、中国中车、中国船舶、中国一汽等)央企在内,共有50多家来自能源生产、装备制造、交通运输、冶金材料等不同领域的企业、高校和科研机构加入。其中,中央企业发挥各自产业优势,在氢能源全产业链布局显眼。
>>>上游产业链:
氢能与传统油气、化工产业链联系密切,中石化、中石油在油气储运零售终端建设和运营方面有一定的技术基础和整合优势,是其中的典型代表。
▲ 燕山石化氢气新能源装置
中国石化是国内最大的氢气生产企业,目前氢气年生产能力超350万吨,占全国氢气产量的14%左右,已在广东、浙江、上海、广西、贵州等地建成若干油氢合建示范站。“十四五”期间中国石化将布局 1000座加氢站或油氢合建站,打造“中国第一大氢能公司”。
中国石化具有氢气提纯技术基础。2020年9月,拥有中国石化自主知识产权的首套高纯氢气生产示范装置在高桥石化成功投产。该装置以低成本的炼油装置副产氢气为原料,生产燃料电池车用高品质氢气,国内首次将炼厂副产氢气提纯至99.999%,远高于99.97%的燃料电池车用氢气国家标准。
则在氢能产业链及氢能装备方面深入布局。
▲ 国家能源集团国华投资国内首座35MPa/70MPa双模商业加氢站
围绕其产业优势,国家能源集团初步形成了全国性的氢能项目的布局。比如,在如皋建成了国内第一个全天候商业运营的加氢站,总的储氢能力大约600公斤,每天加氢能力大约1000公斤,是国内第一个行政审批完备、完全市场化开发、全天候、数字化的国际标准商业加氢站。
>>>中游产业链:
等央企则侧重于研发氢燃料电池及其核心部件,突破核心技术,建立自主知识品牌。
▲热电联供氢能分布式能源系统(东方锅炉研制)
经过十年的核心技术创新与自主产品开发,东方电气已全面掌握了燃料电池核心零部件研制、电堆工程设计及系统集成与控制等关键技术,成功开发出具有完全自主知识产权的燃料电池系列产品,并已建成中国西部首条年产能1000套的燃料电池自动化生产线。
>>>下游产业链:
在终端应用燃料电池汽车方面,东风集团、一汽集团和中国中车等央企也进行了深度布局。
▲ 国家电投与中国中车联合研发的氢燃料电池城市客车
2020年1月2日,首台搭载由国家电投集团自主研发燃料电池电堆的氢能客车在宁波正式下线,车辆由中国中车集团生产,车长12米,续航里程达到了600公里。
“整个氢燃料电池是从国家层面、从能源角度来开发的,目的就是打通整个燃料电池的产业链。哪怕投进去一百亿、一千亿,我们也能做得起,作为国家能源战略转型升级的一部分,央企进入才是正道。”国家电投集团 氢能首席专家柴茂荣说道。在他看来,日本是全世界最执着于氢能的国家,到目前为止已经发展20多年了,至少投入了上万亿元资金,才有如今相对成熟的氢能源市场,才有日系车企先后实现氢燃料汽车的量产,这不是单个中小企业就能做到的。