首页 > 资讯>正文

《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》三大路线图

来源: 2019-09-02

氢源供给:短期化石能源制氢工业副产氢长期可再生能源制氢

《白皮书》估计,我国氢源的供给状况在 2020 年以化石能源制氢(67%)、工业副产氢(30%)为主;

2030 年化石能源制氢(60%)、工业副产氢(23%)、可再生能源制氢(15%)作用都很重要;

2040 年化石能源制氢(45%)、可再生能源制氢(45%)并列重要地位;

2050 年化石能源制氢(20%)、可再生能源制氢(70%)共同占据主导地位,可再生能源制氢作用最大。产业总体目标:比例、产值、装备规模齐头并进。

《白皮书》对氢能及燃料电池产业的总体目标进行了估计,氢能源比例至远期将达 10%;产值将达 12 万亿元;加氢站、燃料电池车、固定式电源、燃料电池系统等相关装备保有量不同程度增加,其中燃料电池车是装备的主要组成部分。

氢能定位:现代能源体系重要组成部分

《白皮书》认为,氢能是现代能源体系的重要组成部分,是实现能源体系多品种大范围互联互补的重要途径,有助于优化能源结构,促进能源革命,应对气候变化;

氢能可有效弥补电能存储性能差的短板,有力支撑高比例可再生能源发展;氢作为燃料可降低尤其一来,保障能源安全,并彻底实现交通终端用能清洁化;氢能是煤炭清洁高效利用的重要途径,实现原料和燃料的合理配比,保障能源转型的合理过渡。

我们认为,《白皮书》基本阐释了氢能在现代能源体系中的作用。其普适性在于有望于源端加强可再生能源的有效消纳及煤炭的清洁利用;

于储运部分协同电网、气网,在储能时间、储能规模等方面起到大容量、高速“缓存”的作用;于应用端渗透入以交通用能为代表的终端,和电能一样保证终端用能的清洁化。氢源供给:短期化石能源制氢工业副产氢长期可再生能源制氢

《白皮书》估计,我国氢源的供给状况在 2020 年以化石能源制氢(67%)、工业副产氢(30%)为主;

2030年化石能源制氢(60%)、工业副产氢(23%)、可再生能源制氢(15%)作用都很重要;

2040 年化石能源制氢(45%)、可再生能源制氢(45%)并列重要地位;

2050 年化石能源制氢(20%)、可再生能源制氢(70%)共同占据主导地位,可再生能源制氢作用最大。

我们认为,鉴于氢经济运输半径相对电力较小的技术特性,氢源的空间分布更具局域特征,即一种氢源+经济运输半径=氢能及燃料电池产业应用有效区间;

宜煤则煤,宜工业副产则工业副产,宜可再生能源电解则可再生能源电解应是氢源建设的合理选择。不论“灰氢”“绿氢”“蓝氢”都有社会效益、环境效益,因地制宜并行发展师出有名。

另外我们也认为,煤制氢在未来的占比下降比例或可能快于《白皮书》预期,氢的“源端清洁度”提高幅度超预期。

这一方面是因为工业副产氢的产生规模和利用总量可能长时间超预期,使得其氢源贡献百分比降速慢于《白皮书》估计(甚至可能先经历一定时间的增长,后仅有有限的降低,最终趋稳)。

另一方面是因为可再生能源电力增速、局域甚至全国范围内的电力体制改革进度可能双双超预期,导致大规模水电、风电、光伏等一次能源富余并以氢能形式最终得到利用。

产业总体目标:比例、产值、装备规模齐头并进

《白皮书》对氢能及燃料电池产业的总体目标进行了估计,氢能源比例至远期将达 10%;产值将达 12 万亿元;加氢站、燃料电池车、固定式电源、燃料电池系统等相关装备保有量不同程度增加,其中燃料电池车是装备的主要组成部分。

我们认为,《白皮书》的预测时间节点相对宽泛,对氢能与燃料电池这一产业发展的艰巨性有较充分考虑(此后技术路线、政策估计的时间节点也类似)。产值和装备对应关系、装备内部对应关系方面可以看出,固定式电站总量较小、相比于燃料电池车辆单系统产值较高,和预期相符;燃料电池汽车规模和加氢站/车比例则持续处于低位(近期目标 200 座站 5 万辆车,250 辆车对应 1 站。

中期目标 1500 座站 130 万辆车,约 900 辆车对应 1站;远期目标 10000 座站 500 万辆车,约 500 辆车对应 1 站)。即使考虑到加氢站单站规模的扩大化,加油、加气、充电、加氢综合能源站的建设占比提升等因素,加氢站数量也显不足。

由此观之,中长期制约产业发展的因素是基础设施因素。另外,燃料电池车保有量至中期目标为 130 万辆,至远期目标为 500 万辆,可见其主要市场是面向长续航、快充刚需的商用车,这也是燃料电池技术车用的优势场景。

产业技术路线:制取、储运、应用技术水平同步提升

《白皮书》对氢能及燃料电池产业的技术路线及技术水平进行了估计。制氢成本至远期降至 10 元/公斤;储氢密度提升至 6.5wt%;电堆比功率提升至 6.5kW/L,寿命大幅延长,成本急剧下降。

我们认为,《白皮书》对技术进步和成本下降的估计略微乐观,但时间周期较长所以也具有一定可实现性。

具体而言,远期制氢成本 10 元/kg,假设届时电解水制氢每公斤氢电耗 50kWh,则电价不能超过 0.2 元/kWh,这意味着可再生能源度电成本需较低,同时政策环境较好。

远期燃料电池系统比功率相比于现在翻倍,意味着催化剂活性在现有纳米铂-过渡金属合金基础上大幅提高,更高的寿命、接近物料成本的成本估计同时还意味着系统制造工艺的规模化、成熟化、体系化,气体纯度的进一步增加等。出于技术进步的较大不确定性及时间尺度较长等方面的谨慎考虑,我们估计《白皮书》的预计或有相当部分得以最终实现。产业政策保障:示范先行,从扶持到体系完善

《白皮书》对氢能及燃料电池产业所需的标准体系、法律法规、试点示范等政策环境也进行了归纳。标准体系方面从相对匮乏开始,到多技术路线的完善完备为止;法律法规从单一化开始,到完善化为止;示范项目从小到大,从弱到强。

我们认为,《白皮书》对补贴的持续期限至 2025 年估计较合理,财政负担可控,产业扶持有效性可期;对标准体系的建设和完善或略有滞后,在国际技术水平总体领先国内的背景下,参考国际先进水平,面向客观技术指标的标准体系建设或应更受重视;示范项目建设的目的性、经济效益和社会效益等都应该更加关注。

我们保持一贯判断,东京奥运会-北京张家口冬奥会或是氢能-燃料电池技术下一次爆发、应用逐步丰富的重要时段。燃料电池汽车有望成为重要的新能源汽车技术路线之一,氢能系统有望成为我国能源系统的重要补充。