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氫能規(guī)模化道路并非平坦

   2021-12-17 氫能觀察張贏85770
核心提示:由于我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦,能源消費多年以來以煤為主,氫能大規(guī)模應(yīng)用落地還面臨著重重難題。專家認為,高成本高能耗
由于我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦,能源消費多年以來以煤為主,氫能大規(guī)模應(yīng)用落地還面臨著重重難題。專家認為,高成本高能耗、技術(shù)瓶頸、缺乏可持續(xù)發(fā)展模式是阻礙我國氫能發(fā)展的三大難關(guān)。

實現(xiàn)大規(guī)模用氫需要攻克氫能制取、儲運及應(yīng)用等各環(huán)節(jié)的技術(shù)與成本問題,氫能觀察認為,就我國氫能目前發(fā)展階段而言,核心材料的短缺將成為制約關(guān)鍵技術(shù)的重要難題。

資源供應(yīng)不足 催化劑嚴重依賴進口

中國鉑資源票賦較差,進口依賴度高。中國當(dāng)前已查明鉑族金屬總儲量僅400噸,2019年總進口量/消費量分別為714/72噸,進口依賴度達到993%。南非是中國鉑金屬主要進口國家。

在燃料電池堆中,鉑充當(dāng)加快反應(yīng)的催化劑,其用量直接關(guān)系到燃料電池的發(fā)電功率。國外氫燃料電池鉑的用量已實現(xiàn)<0.2g/kW,而我國催化劑用量普遍處于0.3-0.4g/kW的水平,而按0.2g/kw,單車鉑的用量為20g計算(對應(yīng)功率僅100kw),當(dāng)前鉑單價為228元/克,僅鉑的用量成本就高達4560元。

在現(xiàn)階段條件之下,催化劑鉑稀缺,國內(nèi)嚴重依賴進口,價格有望進一步走高。值得一提的是,全球鉑礦供應(yīng)呈明顯寡頭效應(yīng)。2019年全球鉑資源已探明儲量約6.9萬噸,南非占全球總儲量91.3%;2019年全球鉑礦產(chǎn)量約6093千盎司(1895噸),南非以4402千盎司居首(1369噸),占比72%,前五國家占全球總產(chǎn)量97%。英美鉑業(yè)、斯班一靜水、羚羊鉑業(yè)、諾里爾斯克鎳業(yè)四家生產(chǎn)商的全球份額占比達到70%。

制氫成本成為當(dāng)下熱點話題

氫氣的來源可以通過合成氨、合成甲醇、煉焦、煉油、氯堿等傳統(tǒng)石油化工行業(yè)中提取獲得,也可以通過電解水的方式制取。傳統(tǒng)制氫工業(yè)中以煤、天然氣等化石能源為原料,稱為“灰氫”。制氫過程產(chǎn)生二氧化碳排放,制得氫氣中普遍含有硫、磷等雜質(zhì),對提純及碳捕獲有較高要求。

盡管焦爐煤氣、氯堿尾氣等工業(yè)副產(chǎn)提純制氫,能夠避免尾氣中的氫氣浪費,實現(xiàn)氫氣的高效利用,但從長遠看無法作為大規(guī)模集中化的氫能供應(yīng)來源。

可再生能源電解制氫稱為“綠氫”,這種方式制取得到的氫氣純度等級高,雜質(zhì)氣體少,易與可再生能源結(jié)合,被認為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能供應(yīng)方式。但技術(shù)不成熟,成本也極高,因此如何降低氫氣的制取成本也是關(guān)鍵之一。

當(dāng)下電解槽與核心催化劑成本居高不下,國內(nèi)雖有部分企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出電解槽(隆基氫能此前下線1000標方每小時電解槽、考克利爾競立下線1300標方每小時電解槽),但目前尚處于技術(shù)研發(fā)階段,距離大規(guī)模商用還有很長的一段路要走。

制氫一哄而上 儲氫亟待突破

氫氣的儲運是比較復(fù)雜的,現(xiàn)有和在研究具備工業(yè)應(yīng)用條件的儲運技術(shù),包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。目前高壓氣態(tài)儲運氫技術(shù)相對成熟,是我國現(xiàn)階段主要的儲運方式。氣態(tài)下的氫通常以20MPa鋼制氫瓶儲存,并通過長管拖車運輸,適用于短距離、小規(guī)模輸運。

管道輸氫是實現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運輸?shù)闹匾绞?,但建設(shè)成本較大,目前我國僅有100km管道建設(shè)。數(shù)據(jù)顯示,對于高壓氣態(tài)運氫運輸,當(dāng)運輸距離為50km時,運輸成本為3.6元/kg,隨著距離的增加長管拖車運輸成本大幅上升,當(dāng)運輸距離為500km時,氫氣的運輸成本達到29.4元/kg。

盡管液態(tài)儲氫適用于距離較遠、運輸量較大的場合,但裝置投資較大,能耗較高。而固態(tài)儲氫雖然具有儲氫密度高、安全性好、氫氣純度高等優(yōu)勢。但技術(shù)復(fù)雜,成本高,尚無規(guī)?;褂?。

地方政策利好 頂層呼之欲出

全國已經(jīng)有30個省份、158個城市在其“十四五”規(guī)劃中提及氫能發(fā)展,57個城市出臺了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃。近期有消息傳出,氫能頂層設(shè)計即將出臺,這意味著國家級氫能戰(zhàn)略將正式面世,未來具體的發(fā)展模式將有所依據(jù)。

氫能市場面臨著起步階段如何平穩(wěn)過渡的難題。從氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)到整體方案的導(dǎo)向再到發(fā)展模式的制訂,全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展脈絡(luò)需要長遠發(fā)展目標和整體規(guī)劃的加持。加大對燃料電池汽車的補貼及政策扶持、解決儲運技術(shù)難題避免長距離運輸、優(yōu)化加氫站工藝、合理布局加氫設(shè)施等問題都需要頂層設(shè)計的關(guān)注。

氫能需要長遠發(fā)展更需要深入人心,如何實現(xiàn)氫能的可持續(xù)發(fā)展需要獲得全行業(yè)的共同關(guān)注,在政策的扶持和引導(dǎo)之下,不可忽略發(fā)展的長遠性和前瞻性。 
 
 
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