3月23日,發(fā)改委發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》,指明氫能是現(xiàn)有能源形式的有益補(bǔ)充,是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分。將發(fā)展重點(diǎn)放在可再生能源制氫,也就是綠氫。在氫能政策的加持下,行業(yè)發(fā)展有望按下快進(jìn)鍵,實(shí)現(xiàn)從0到1到10逐漸爆發(fā)的萬(wàn)億產(chǎn)業(yè)。 本篇文章將通過(guò):為什么要發(fā)展氫能源;當(dāng)前氫能源發(fā)展現(xiàn)狀及前景;氫能源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂砣齻€(gè)大點(diǎn)展開(kāi)討論。 一、為什么要發(fā)展氫能 氫能作為一種綠色能源,優(yōu)點(diǎn)眾多。一、清潔低碳,不會(huì)污染環(huán)境。二、氫氣熱值高,是同質(zhì)量化石燃料的3倍,更是鋰電池的100倍,易于實(shí)現(xiàn)輕量化和高續(xù)航。三、氫能沒(méi)有工作溫度限制且充能速度更快,幾分鐘就能完成燃料的加注。彌補(bǔ)鋰電池汽車(chē)的不足,實(shí)現(xiàn)鋰電池替代汽油市場(chǎng),在乘用車(chē)領(lǐng)域發(fā)展;氫能源將更多替代商用車(chē)、重卡、輪船、飛機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)景。四、儲(chǔ)運(yùn)靈活,氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)等形態(tài)出現(xiàn),能適應(yīng)不同場(chǎng)景的要求。隨著綠電制綠氫技術(shù)的不斷成熟,氫能還能在風(fēng)電、光伏發(fā)電儲(chǔ)能上發(fā)揮重要作用,是未來(lái)碳中和社會(huì)的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。 二、氫能的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景 我國(guó)目前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,氫能在終端能源體系中僅占比5%,并且綠氫的占比僅1%。氫能的發(fā)展存在不少瓶頸,可以總結(jié)為:技術(shù)相對(duì)落后;高昂的設(shè)備和運(yùn)營(yíng)成本使得氫能的經(jīng)濟(jì)性未達(dá)到商業(yè)化;應(yīng)用場(chǎng)景局限,多集中在交通領(lǐng)域。 從氫能的應(yīng)用上看,目前燃料電池汽車(chē)在我國(guó)仍處于試點(diǎn)示范階段,訂單來(lái)自政府采購(gòu)且以商用為主,雖銷量很低但增長(zhǎng)很快。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示2021年燃料電池汽車(chē)銷量1586臺(tái),同比增長(zhǎng)35%;保有量達(dá)到 8938 輛。根據(jù)我國(guó)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃:到2035年,氫燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到100萬(wàn)輛,年復(fù)合增速達(dá)到了68% 縱觀我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,政策總是最有力的“生長(zhǎng)劑”。當(dāng)前我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)入政策支持加速期,已有29個(gè)省市區(qū)出臺(tái)了涉及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,政策主要圍繞“補(bǔ)貼”和“擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模”兩個(gè)核心方面 根據(jù)國(guó)際氫能聯(lián)盟的估算,到2030年氫能成本將比2020年下降至少60%,到2050年氫能在終端能源體系將至少達(dá)到10%,未來(lái)氫能的廣泛普及將是可以預(yù)料的,是值得我們長(zhǎng)期關(guān)注,尤其是氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)積極布局、有先發(fā)優(yōu)勢(shì)的公司。 三、氫能源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong> 從氫氣成本結(jié)構(gòu)來(lái)看,涉及到氫氣的制備和儲(chǔ)運(yùn)的成本占到70%。因此從降低氫氣售價(jià)角度,氫氣的大規(guī)模、低成本、高效的制備和運(yùn)輸是首先要解決的關(guān)鍵性難題。 氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫能制取、中游儲(chǔ)存運(yùn)輸、下游場(chǎng)景應(yīng)用,我們按照此順序展開(kāi)。 1、上游制氫包括:化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫 我國(guó)的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主,占比達(dá)到62%,雖成本最低但是最不環(huán)保;天然氣制氫占比19%,但是我國(guó)天然氣資源緊缺、對(duì)外依存度較高且價(jià)格昂貴;以電解水制氫為代表的綠氫基本可以實(shí)現(xiàn)零碳排放,但目前產(chǎn)量小占比只有1% 但如果制氫一直擺脫不了化石燃料或工業(yè)副產(chǎn),氫能的發(fā)展將失去意義。綠氫才是氫能產(chǎn)業(yè)最重要的發(fā)展方向,當(dāng)然其最大的問(wèn)題就是成本高昂。兩條降低成本的途徑:一是通過(guò)提高技術(shù)降低電解過(guò)程中的能耗來(lái)實(shí)現(xiàn);二是采用低成本電力為制氫原料。由于電費(fèi)占整個(gè)水電解制氫生產(chǎn)費(fèi)用的80%左右,因此綠氫成本的關(guān)鍵在于耗能問(wèn)題。但如果能考慮利用我國(guó)每年大量不能上網(wǎng)的風(fēng)能和光伏等可再生能源電力作為能源,可以極大地降低制氫用電成本,同時(shí)可有效解決可再生電力消納問(wèn)題。這需要等待相關(guān)技術(shù)的成熟,以及光伏風(fēng)電成本的進(jìn)一步下降。 美錦能源:公司依托傳統(tǒng)煉焦產(chǎn)業(yè),具備低成本制氫氣先發(fā)優(yōu)勢(shì),積極布局氫能上游制氫至下游整車(chē)的各個(gè)環(huán)節(jié)。加氫環(huán)節(jié),公司目前有8座控股的在運(yùn)加氫站,十四五期間規(guī)劃建設(shè)100座;燃料電池零部件環(huán)節(jié),參股公司深度布局電堆、膜電極等關(guān)鍵領(lǐng)域,在技術(shù)和規(guī)模方面均有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì);燃料電池整車(chē)環(huán)節(jié),公司控股的飛馳汽車(chē)擁有多款氫燃料電池車(chē)在國(guó)內(nèi)外落地運(yùn)行,國(guó)內(nèi)市占率約15%。 兗礦能源:依托現(xiàn)有煤化工產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)有序發(fā)展下游制氫等產(chǎn)業(yè),力爭(zhēng)5-10年氫氣供應(yīng)能力超過(guò)10萬(wàn)噸/年。 寶豐能源:布局了全球單廠規(guī)模最大、產(chǎn)能最大的電解水制氫項(xiàng)目,2021 年首批裝置成功投產(chǎn),項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后可年產(chǎn) 2.4 億標(biāo)方綠氫和 1.2 億標(biāo)方綠氧。 2、中游儲(chǔ)運(yùn)及加氫環(huán)節(jié) 儲(chǔ)氫:目前氫氣的儲(chǔ)存主要有氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫三種方式、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫已得到廣泛應(yīng)用,低溫液態(tài)儲(chǔ)氫在航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用,有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫尚處于示范階段。 運(yùn)氫:氫氣作為易燃?xì)怏w屬于類危險(xiǎn)品,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱即發(fā)生爆炸,因此對(duì)運(yùn)輸安全要求較高。氫氣的輸運(yùn)方式主要有氣態(tài)運(yùn)輸、液態(tài)輸運(yùn)和固體輸運(yùn)三種方式,目前以高壓氣態(tài)方式為主,用拖車(chē)運(yùn)輸是最經(jīng)濟(jì)的方式。但當(dāng)氫能需求大規(guī)模爆發(fā)之后,采用輸氫管道+液氫槽車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞讲攀亲罡咝У摹?/p> 加氫站:加氫站是氫能源產(chǎn)業(yè)上游制氫和下游用戶的聯(lián)系樞紐,是產(chǎn)業(yè)鏈的核心。加氫站的建設(shè)數(shù)量和普及程度,在很大程度上決定了氫燃料電池汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在政府的高補(bǔ)貼以及整車(chē)企業(yè)的努力下,我國(guó)每年新建加氫站的數(shù)量得到了明顯的提升。截止2021年上半年中國(guó)累計(jì)建成146座加氫站,其中已投運(yùn)加氫站136座,已建成待投運(yùn)加氫站10座,在建加氫站71座,規(guī)劃建設(shè)加氫站117座。 但目前由于國(guó)內(nèi)缺乏成熟量產(chǎn)的加氫站設(shè)備廠商,加氫站核心設(shè)備依賴進(jìn)口,推高了加氫站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加油站。即使在政府高補(bǔ)貼的前提下,目前建設(shè)一座加氫站投資成本依然是傳統(tǒng)加油站的 2~3 倍。加氫站建設(shè)成本中設(shè)備費(fèi)用占據(jù)最大比例,其主要由壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、加注和冷卻設(shè)備構(gòu)成。這樣一個(gè)技術(shù)門(mén)檻更高、利潤(rùn)率更好的設(shè)備環(huán)節(jié),是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)績(jī)最快釋放的環(huán)節(jié),值得我們重點(diǎn)關(guān)注的。 蜀道裝備:公司已先后取得了制氫、氫液化、液氫儲(chǔ)罐的相關(guān)專利,已具備制氫、氫液化、氫儲(chǔ)運(yùn)及加注等成套裝備的設(shè)計(jì)、制造一站式解決方案提供能力,具備了提供液氫加氫站裝置的技術(shù)和裝備能力。 【壓縮機(jī)】成本占總成本比例較高約占 30%,是投資空間最大的環(huán)節(jié)。 雪人股份:公司的“SRM Tec”氫燃料電池空壓機(jī)享譽(yù)全球,為全球知名的氫燃料汽車(chē)生產(chǎn)商提供空氣循環(huán)系統(tǒng);掌握了螺桿壓縮機(jī)及活塞壓縮機(jī)的核心技術(shù),橫向延伸氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,全方位布局燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)品技術(shù)成熟穩(wěn)定。 冰輪環(huán)境:燃料電池空氣壓縮機(jī)等主要性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,氫液化領(lǐng)域新型高效氦氣螺桿壓縮機(jī)被國(guó)家能源局遴選為第一批能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。產(chǎn)品整體性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,燃料電池兩大核心部件空壓機(jī)、氫泵,2020年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)60%與80%,氫泵有效填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白。 【儲(chǔ)氫罐】 京城股份:公司在儲(chǔ)氫瓶技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,公司所生產(chǎn)的35MPa高壓儲(chǔ)氫氣瓶已批量應(yīng)用于氫燃料電池汽車(chē)及燃料電池備用電源領(lǐng)域,70MPa高壓儲(chǔ)氫氣瓶目前已完成氫循環(huán)測(cè)試,是國(guó)內(nèi)首家完成該項(xiàng)測(cè)試的企業(yè),也是國(guó)內(nèi)首家拿到批量70MPa產(chǎn)品訂單企業(yè)。 藍(lán)石重裝:公司聯(lián)合高??蒲性核臍淠茉谘许?xiàng)目有超高壓儲(chǔ)氫裝備(45Mpa/75Mpa)、高壓氣固組合儲(chǔ)氫容器、POX 造氣制氫裝置廢熱鍋爐等,“高溫氣冷堆核能制氫系統(tǒng)中的甲烷蒸汽重整反應(yīng)器”研制領(lǐng)域有相應(yīng)技術(shù)合作及儲(chǔ)備,為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠基。 【加注設(shè)備】 厚普股份:公司自 2013 年開(kāi)展氫能相關(guān)領(lǐng)域業(yè)務(wù),設(shè)立國(guó)內(nèi)首家箱式加氫站,在加氫站領(lǐng)域已形成了從設(shè)計(jì)到關(guān)鍵部件研發(fā)、生產(chǎn),成套設(shè)備集成、加氫站安裝調(diào)試和技術(shù)服務(wù)支持等覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的綜合能力。公司自主研發(fā)的100MPa 氫氣質(zhì)量流量計(jì)、70MPa 加氫機(jī)、70MPa 加氫槍成功推向市場(chǎng),打破國(guó)際壟斷,提高國(guó)產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。 3、下游應(yīng)用:交通運(yùn)輸、儲(chǔ)能、工業(yè)應(yīng)用 (1)交通運(yùn)輸:當(dāng)前氫能源的應(yīng)用場(chǎng)景多集中在交通領(lǐng)域 氫能在交通運(yùn)輸上的運(yùn)用推廣以重載貨運(yùn)車(chē)型為重點(diǎn),尤其是大功率、大載重車(chē)型獲得政策扶持力度更大。原因在于:雖重卡銷量占汽車(chē)僅占汽車(chē)總銷量的5%,但其負(fù)荷重、運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng),燃油消耗量占比超過(guò) 30%,實(shí)現(xiàn)重卡電動(dòng)化對(duì)推動(dòng)節(jié)能環(huán)保意義重大 氫燃料電池汽車(chē)的核心部件是燃料電池系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)20年的研究,我國(guó)車(chē)用燃料電池技術(shù)近年來(lái)取得突破。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示:所有主要的性能指標(biāo)都有大幅的提升,系統(tǒng)性能已滿足使用需求,但在現(xiàn)有規(guī)模下成本仍然是制約燃料電池汽車(chē)大規(guī)模商業(yè)化的主要因素。下一步的重點(diǎn)是要使燃料電池系統(tǒng)成本十年內(nèi)下降80%以上。 燃料電堆是燃料電池的核心部件,其將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能為汽車(chē)提供動(dòng)力,成本約占整車(chē)成本的30%。 對(duì)比國(guó)內(nèi)外燃料電池電堆,國(guó)內(nèi)電堆在核心材料與關(guān)鍵技術(shù)方面仍存在短板。三大關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙主要依賴進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)材料尚無(wú)法滿足高性能燃料電池電堆使用需求;雙極板方面,石墨雙極板經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)已以國(guó)外技術(shù)水平相當(dāng),但低成本、輕薄的金屬雙板開(kāi)發(fā)仍為空白。 【催化劑 】成本占比18% 催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能,促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過(guò)程、提高反應(yīng)速率。催化劑大量使用稀缺的鉑金屬為原材料,價(jià)格昂貴。目前鉑使用量的降低現(xiàn)在已有所成效,每平方厘米需要的鉑已經(jīng)從最初的 50mg 降低到了現(xiàn)在的不足 0.2mg。國(guó)內(nèi)目前幾乎沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化催化劑制造企業(yè),催化劑產(chǎn)品也比較單一。 【質(zhì)子交換膜】成本占比4% 質(zhì)子交換膜是一種固態(tài)電解質(zhì)膜,其作用是隔離燃料與氧化劑、傳遞質(zhì)子(H+) 【雙極板】成本占比12% 雙極板是燃料電池的陰極板和陽(yáng)極板,分為:石墨碳板、復(fù)合雙極板、金屬雙極板三大類。由于車(chē)輛空間限制(尤其是乘用車(chē)),要求燃料電池具有較高的功率密度,因此相對(duì)較薄的金屬雙極板有更好的應(yīng)用前景。 億華通 :公司專注于氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,是氫能?chē)?guó)產(chǎn)替代的領(lǐng)軍企業(yè)。具備自主核心知識(shí)產(chǎn)權(quán),率先實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)及電堆的批量國(guó)產(chǎn)化,形成了以氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)為核心,多種零部件共發(fā)展的體系。 濰柴動(dòng)力:氫能重卡龍頭標(biāo)的,目前已建成了兩萬(wàn)套級(jí)產(chǎn)能的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及電堆生產(chǎn)線,是目前全球最大的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)制造基地,可配備客車(chē),重卡,叉車(chē)等。 (2)氫儲(chǔ)能 用氫氣儲(chǔ)能比電池儲(chǔ)能有兩方面優(yōu)勢(shì):氫氣的能量自然流失很少,電池充滿電之后隨時(shí)間會(huì)逐漸流失;氫氣作為儲(chǔ)能介質(zhì),比電池成本低很多。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等綠電發(fā)電成本的降低,綠電制綠氫技術(shù)的不斷成熟,實(shí)現(xiàn)以較低的發(fā)電成本就地制氫,再通過(guò)氫能儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可再生能源高效、低成本的區(qū)域輸送調(diào)配,解決可再生能源消納條件的限制。 規(guī)劃提出,將研究探索可再生能源發(fā)電制氫支持性電價(jià)政策,健全覆蓋氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制,探索氫儲(chǔ)能直接參與電力市場(chǎng)交易。在經(jīng)歷多年發(fā)展以后,我們或許會(huì)生活在由集中式和分布式的氫能與電能共同保障能源供應(yīng)的世界中。(如下圖) 從全球來(lái)看,“氫能熱”已經(jīng)發(fā)生過(guò)2、3次了,但隨著油價(jià)回落、政策的不確定性以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問(wèn)題,熱潮并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成持續(xù)的投資,且未形成大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。目前,全球氫能產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化早期,尚未形成成熟、固定的盈利模式。氫能的發(fā)展主要受政策推動(dòng),需要依靠政府大規(guī)模補(bǔ)貼才能發(fā)展。從二級(jí)市場(chǎng)投資的角度上看,長(zhǎng)期值得投資者重視,但短期還需要基本面的支持 |
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