丰田章男看好,马斯克嘲笑,万亿级氢能源市场需要解决什么?

作者:泰罗,编辑:小市妹


(资料图)

根据第一财经报道,11月15日举办的2022年中国氢能产业大会上,共计17个氢能产业重点项目进行了启动、投产、签约仪式,覆盖氢能交通、发电、储能以及智慧能源系统、氢水种养殖等多个领域。

中国氢能联盟预计,2020年至2025年间,中国氢能产业产值将达1万亿元,2026年至2035年产值达到5万亿元。

丰田章男曾不止一次的强调氢能才是终极能源,而在马斯克眼里,氢动力汽车是一个“愚蠢得令人难以置信”的想法。

其实,不管是用作燃料电池,还是用于储能,氢能源都大有前途,这主要基于其三大优点。

首先,氢气热值是常见燃料中最高的,可达142KJ/g,这一水平大约是石油的3倍、煤炭的4.5倍。这意味着,消耗相同质量的能源,氢气所提供的能量是最大的,顺应汽车轻量化的大趋势。

其次,氢气燃烧的产物是水,完全无污染,能够真正实现理论意义上的零碳排放。

最后,储量丰富,氢元素是宇宙中含量最多的元素,水资源中蕴藏着大量可供开发的氢能。

1970年,通用汽车最早提出了“氢经济”的概念,希望利用氢的化学性质实现清洁能源的循环利用。燃料电池是氢能源应用的一个重要场景,其原理就是氢气与氧气通过电化学反应产生电能。需要强调的是,该过程只是一个电化学过程,并非氢气和氧气的燃烧过程,因此安全性很高。

而储能为氢能发展带来了新的想象空间,风电、光伏等新能源具有天然波动性和不可预测性,除了高波动性将导致电网运行安全风险增加,储能系统不仅可以平抑新能源发电的波动性,还能减少能源浪费,是风、光并网的刚需和标配。

按照能量存储形式,目前储能可分为电储能、热储能和氢储能,其中氢储能在理论上是非常有前途的。

氢气是一种极佳的能量存储介质,既能以气、液态的形式存储在高压罐中,也能以固相的形式储存在储氢材料中。除此之外,氢储能的能量密度高,是少有的能够储存百GWh以上的能量储备技术,而且可同时适用于极短或极长时间供电。

2021年7月,国家发改委和国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,明确到2025年我国新型储能装机规模超过30GW,未来五年,我国新型储能的装机规模将有八倍的增长空间。

但成本是制约一项技术普及的核心壁垒,在广义新能源领域,光伏、风电、锂电池等之所以能够大行其道,根本原因就是在降本层面取得了跨越式的胜利。

十年之前,国内光伏的标杆电价为1.15元/千瓦时,远高于火电成本,而到了2020年,光伏竞价项目的加权平均电价降到了0.372元/千瓦时,较2011年大幅下滑了67.7%。BloombergNEF的数据显示,在2010年到2020年的十年间,全球锂离子电池组平均价格从1100美元/kWh降至137美元/kWh,降幅近90%。

相比之下,氢能源的商业化依然没能越过成本的藩篱。

氢能产业链大致可分为制氢、储运、加氢站、氢燃料电池等环节,要想推动氢能的普及,每一环的成本均需要大幅下滑。目前主要的制氢技术包括工业尾气副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、化石燃料制氢等,用化石燃料制氢效率高,但碳排放高,可再生能源电解水制氢无污染,但效率低。

按照制氢的清洁程度,可将得到的氢气分为灰氢、蓝氢、绿氢,理论上绿氢才是未来真正的清洁能源,但成本也高得多,绿氢的生产成本约4美元/kgH2,而灰氢和蓝氢的生产成本在1.5-2美元/kgH2左右。

由于中国大部分加氢站没有站内制氢的能力,因此又多了一层运送环节的成本,而运送氢气的工业氢卡车的运输费用是相对比较高的,根据东北证券测算的数据,当前不同形式的氢气运输成本大致为2美元/千克。

加氢站的固定建设成本同样非常高,要知道,我国建设一个日均加氢量500kg的35MPa固定式加氢站的建设成本约1200万元,大型加氢站的建设成本甚至能达到4000万元。

各环节的成本加总使得氢气的终端使用价格高居不下,在和其他能源的对比中处在比较劣势的地位。

2019年,氢能源被首次写入《政府工作报告》,随后便出台了《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,根据规划,力争到2030年是实现加氢站数量1000座,燃料电池车200万辆。

2020年,氢能在我国能源体系中的占比不足1%,根据中国氢能联盟的预测,到2030年,中国氢气需求量将达到3500万吨,在终端能源体系中占5%,到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比将达到10%。

站在商业竞争的角度,丰田章男和马斯克的理念走向两个极端并不奇怪。而从客观现实出发,二人的观点都是错的,氢能源在未来是新能源大家庭的重要补充,但前提是完成有效降本。

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