勢銀朱紹林:雙碳背景下氫能燃料電池產業發展趨勢
2021年11月3日,由寧波市鄞州區地方金融監督管理局聯合清科創新中心舉辦的2021寧波綠色經濟產業投資論壇暨節能環保項目投融資路演圓滿舉行。本次活動是2021年第三屆“萬有鄞力”大會的專題活動之一。
會上:勢銀(TrendBank)氫電研究院副總發表了《雙碳背景下氫能燃料電池產業發展趨勢》的主題演講。
以下為演講實錄:
感謝主辦方的邀請,今天給大家分享一下我們在氫能燃料產業的研究工作。我們公司是專門做產業研究咨詢顧問,涉及產業主要是兩個方向。第一是新能源,第二是半導體材料。我主要負責新能源板塊。今天給大家帶來的主題是關于氫能和燃料電池產業發展趨勢的報告。
結合本次會議的主題,對碳中和做了一個研究,整個碳中和的技術體系也是分布在三個大的領域:第一是建筑能源,第二是工業能源,第三是交通能源,我們的氫能和燃料電池在這三個領域中都有一些身影。
我們做了國內碳排放的情況,電力部門深度脫碳,應用端清潔化電氣化,終端設備節能提效,碳排放端深度綠化,涉及到產業鏈非常多。
下面介紹一下氫能燃料電池產業發展邏輯。氫能具有獨特的優勢,第一:氫能完全零碳,甚至是負碳的能源;第二:具有高效的作用,氫能的熱值是傳統汽油和柴油的3倍左右,作為發電裝置燃料電池的效率可以達到60%,甚至到80%;第三:能源互聯媒介,是熱、電、氣之間轉化的媒介,在可預見的未來,氫能是實現跨能源領域優化的唯一途徑;第四:氫能可作為氫儲能的發展方向,目前有很多業內,包括儲能領域的企業、投資人對于氫能這一塊比較感興趣的。
氫能除了具備清潔能源的作用,也是綠色工業原料。氫能的制備目前主要通過天然氣、煤炭、石油或者是其它的副產氫的生產。除了能源上,也是工業使用材料,是一個較大的應用領域。前面也提到了任何產業鏈發展都要符合底層邏輯,氫能和燃料電池這個行業目前來說屬于比較新興產業,現在政策是整個產業主導的因素之一。全球范圍內日本和韓國已經將氫能和燃料電池作為國家發展策略之一,日本和韓國分別在2017年和2019年布相關戰略,歐盟比較早,2008年就出臺燃料電池與氫聯合行動計劃項目,2019年整個歐洲發布了氫能的路線圖,整個歐盟地區超過了22個國家和地區發布了關于氫能戰略的政策。
中國在氫能和燃料電池的領域從2000年到現在,據我們統計,已經超過80項政策或者是法規文件,2020年到今天,國內關于氫能燃料電池的政策也非常多,特別是在去年9月份,國家五部委發布了關于燃料電池應用的通知,目前基本落地,以北上廣三個地區作為城市群牽頭整個燃料電池深化應用的項目。
整個氫能的產業鏈非常長和寬。從應用端來看,除了在發電、動力、工業應用,還有其他的應用方向,發電應用主要是儲備電源,包括建筑節能、分布式發電電力市場的應用;動力應用是交通領域,或是道路車輛、非道路車輛、港口車輛,以及船舶、無人機等等;工業應用包括化工都是目前氫氣應用非常廣泛的一個領域。在系統端,燃料電池系統作為發電系統,目前主要有五種技術路線,分別是包括堿性燃料電池、磷酸鹽型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池,固體氧化物型燃料電池和質子交換膜燃料電池。
在全球范圍內,固體氧化物型燃料電池和質子交換膜燃料電池發展是比較成熟的,在中國,質子交換膜燃料電池是主要發展路線。再到系統的下游,通過電堆、空壓機,氫能,在電堆上有融電板、斷板、集流板等,涉及到產業的環節比較廣泛,SOFC在寧波有實力比較強的企業。氫氣端有非常長的產業鏈,包括制、儲、運到加氫的產業鏈,制氫水電堿、化石燃料,目前可再生能源水電堿制氫是比較火的方向,化石燃料又牽扯到光伏和風電行業等等。
燃料電池的原理,就是通過氫氣和空氣,產生零排放的情況。在質子交換膜的應用領域主要是三個方向,第一個是便攜式的,如輔助的供電裝置;第二個在交通領域,如為道路車輛和非道路車輛等等;第三個其他的,如主配電源燃料。電池的應用也相應出臺了很多的政策,全國各地像北京、河北等很多城市出臺了各方面的政策,特別是在2020年,國家科技部在山東主導了“氫進萬家”的項目。
在中國,質子交換膜燃料電池主要是在商用車領域應用廣泛,除了商用車,包括機車、無人機、重卡國內都有企業和營銷機構做這方面的研究和布局。質子交換膜燃料電池在整個市場占比較大,每年都是在70—80%的區間之內,SOFC主要在歐洲、日本小型發電裝置中應用廣泛。在中國,質子交換膜燃料電池的廣泛應用主要是用在車用系統,2021年中國占比在20%左右,但是中國在發電系統這一塊是比較少的,在1兆瓦左右。
車用系統,目前裝機的情況,整個氫能源燃料電池2017裝機起量的,大概將近35兆左右,2019年超過了120兆瓦,比較快速的情況。目前整個中國的氫能源燃料電池車輛已經超過8000輛,2021年底已經超過了100兆瓦以上,預測今年年底可能在120兆瓦左右,國家去年發布了政策,各個城市群具體補貼的細則還沒有落地,預計可能會在年底,或者是明年年初。有詳細的政策以后,2022年以后燃料電池汽車可能會有起量,全球這一塊中國的份額相對來說并不少,中國保有量在25%左右。
無論是燃料電池發電系統,還是車用系統,燃料電池應用的氫氣的來源制氫的方式之一是電解水,也是目前符合雙碳的路徑之一,就是濾氫,現在不同電解水制氫的技術路線有四種,第一種是氫氣作為副產氫的存在,還有質子交換膜燃料電池、陰離子交換膜燃料電池和固體氧化物電解水制氫三種技術路線。質子交換膜水電解制氫全球范圍已經處于商業化的存在,在歐洲、日本和美國用的比較多,中國目前是起步的狀態。中國氫源結構還是煤制氫能和天然氣制氫為主,還有20%左右的副產氫。
最后是回歸到會議的主題,就是氫能與燃料電池產業對于碳中和的意義和存在。簡單地就是說發電領域和車用領域,我這邊做了個測算,在家庭領域應用以住宅用為假設,以SOFC為例,天然氣制氫,供熱供電系統每年的家庭排放相對于火電來說排放量可以減排1.65噸二氧化碳;商業應用建筑樓宇以碳發電為例,假設是1000千瓦的發電系統,用到的氫氣就是純綠氫,相對于火電平均每棟樓每年減排203噸;工業領域用電大概是1MW,SOC的發電系統,以工業副產氫供熱供電,平均每套系統每年可減排2467噸。
再看一下氫能的作用。一個是輕型物流車,目前也是燃料電池汽車涉及到比較多的一塊,輕型的物流車主要用途是做城市配送,假設是以城市傳統的燃汽油的物流車,綠氫能源,日里程150km,每年運營320天,平均每輛車每年可減排9.8噸二氧化碳;假設替代私家汽油乘用車,純綠氫能源,日里程50km,每年320天,平均每輛車每年可減排3.1噸二氧化碳;假設長途重卡它的燃料也是綠氫為標準,日里程500km,每年320天,平均每輛車每年可減排187噸二氧化碳。
以上就是我給大家帶來的氫能產業相對簡單的報告,謝謝大家!
來源:新芽NewSeed
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