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“平价”或要等十年!氢燃料尚不具备推广应用条件

2019-09-20 08:22:48 来源: 第一财经 举报
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(原标题:“平价”或要等十年 氢燃料尚不具备推广应用条件)

[《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》称,预计到2050年,氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。]

作为全国首个投入商业运行的加氢站,佛山南海瑞晖加氢站见证了中国氢燃料电池汽车产业的快速发展,该站如今每天的氢气加注量已经超过300公斤,几乎实现满负荷运行。不过,该站主要负责人李参成向第一财经1℃记者表示,过高的氢气成本正在制约这个产业的发展。

目前,国内氢燃料电池汽车每跑100公里所消耗的燃料费用,大约是柴油车的1.5倍、汽油车的3倍还多。有佛山氢燃料电池公交车司机向1℃记者反映,按照目前的氢气销售价格,如果没有政府财政补贴,那么其所在的公交车集团一定会亏损。

如果政策补贴不断下坡,甚至“断奶”,业内普遍担心的是,正在高歌猛进的氢燃料电池汽车未来还能够跑多远。在8月31日举行的“2019中国汽车产业发展(泰达)国际论坛”开幕式上,财政部经济建设司一级巡视员宋秋玲直言:“基于氢气的能源管理体系尚未建立等原因,目前尚不具备大规模推广应用燃料电池汽车的条件。”

氢价高企

随着世界对能源安全和节能减排的重视程度越来越高,集零排放、续航长、加氢快等优势于一体的氢燃料电池汽车,被视为新能源汽车的终极发展方向。

2019年6月,中国氢能联盟组织30多家成员单位编制完成的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》称,氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分,预计到2050年,氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。

在中国,氢能的应用场景主要有三种:传统石油化工生产的原材料、可再生能源储能发电、氢燃料电池汽车产业。

作为全球第一大产氢国,中国发展氢能与燃料电池汽车产业具有天然的优势。中国氢能联盟称,氢能与燃料电池将是继煤和蒸汽机、石油和内燃机之后的第三代主要车用能源动力组合,产业发展前景广阔。

氢气虽然来源丰富广泛,但要低成本地大量制取并不容易。

目前获取氢气的方法,主要是将存在于天然或合成的化合物中的氢元素,通过化学过程转化为氢气。根据氢气的原料不同,制氢方法可以分为非再生制氢和可再生制氢两种,前者的原料是化石燃料,后者的原料是水或可再生物质。

中国的制氢方法,主要有煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产气制氢和电解水制氢等五种技术路线。其中,煤制氢、天然气制氢、石油制氢统称“化石能源制氢”或者“化石燃料制氢”。

国家能源集团是电力央企中进军氢能与燃料电池产业的急先锋,1℃记者从该集团获得的一份研究报告显示,当前,世界上至少有90%的氢气来自化石能源。

相对而言,化石能源制氢技术最为成熟、成本最低,但存在很大的工厂排放,并且制成的氢气需要脱硫、脱硝,从而抬高了成本,并非长久的制氢方法。

电解水制氢因为具有资源与环保的双重可持续性,而被认为是未来氢气制取的发展方向之一。这种技术路线的原理是,在电解质水溶液中通入电流,把水电解后产生氢气。

“现在做的氢能示范项目还是用化石能源制氢,但是到了真正要发展这个产业的时候,还是要用可再生能源(发出的电力来)制氢。”中国科学院院士李灿在今年年初表示,“否则从源头上来说制氢技术是不可持续的。”

1℃记者在调查中发现,国内一些地方已经开始布局可再生能源电解水制氢产业。比如,吉林省2019年发布的《白城市新能源与氢能产业发展规划》称,力争到2035年,风电装机2000万千瓦、光伏装机1500万千瓦,年生产氢气能力达到百万吨级,产值近2000亿元。这是目前国内首个由地方政府主导的可再生能源制氢发展规划,以此来“打造‘中国北方氢谷’”。

在今年的白城市新能源和氢能产业发展新闻发布会上,白城市市长李明伟宣称:“白城是全国首批千万千瓦风电基地、唯一的风电本地消纳示范区。随着建设成本的不断降低、发电效率的不断提高,完全可以为制氢提供充足的低成本电力。

“制氢可以采取化石能源制氢和可再生能源制氢两种技术路线相结合。”北京低碳清洁能源研究院氢能技术开发部经理何广利在接受1℃记者采访时说,“首先,通过化石能源制氢把氢燃电池汽车产业的基础打好,然后再用可再生能源制氢,慢慢实现过渡。”他认为,这是一种获取氢气和降低制氢成本的好办法。

不过,1℃记者调查发现,目前不管哪一种取氢办法,在成本上,都难以支撑中国氢燃料电池汽车的长远发展。

李参成向1℃记者介绍,南海瑞晖加氢站的氢气主要来自广州南沙,这些氢气进入加氢站的价格在40元/公斤,其中运输成本在5~10元/公斤。

另外,上海浦江特种气体有限公司总经理刘炜炜不久前向媒体介绍,氢气成本,目前简单来说就是三个“10”:即原料费用10元/公斤,提纯、压缩费用(视气源种类及压缩的压力所定)10元/公斤,运输费用10元/公斤;加上一定利润,进入加氢站的价格是40元/公斤。

所谓的原料费用,指的是制氢原料成本(比如煤制氢);提纯指的是通过提高氢气的纯度以满足氢燃料电池的要求;压缩则是指将氢气从气源压缩到氢气运输器。

1℃记者在采访中了解到,目前,包括南海瑞晖加氢站在内的全国20余座加氢站,氢气销售价格普遍在60元/公斤以上。如此高的价格,以一辆常规的氢燃料电池物流车来说,每跑百公里所耗氢量大约3公斤,所需费用至少180元/百公里。

作为对比,柴油车每百公里耗油约18升,所需费用在110元左右。同样,汽油车的百公里油耗成本通常不到柴油车的一半。

降成本乏术

化石能源制氢,是目前多种制氢技术中成本最低、技术最成熟的一种。而在化石能源制氢技术中,成本最低的则是煤制氢。“煤制氢不仅成本低,而且目前国内的制氢规模非常大。”中国工程院院士顾大钊曾在2018年公开表示,“据估算,仅国家能源集团每年制氢能力就可以驱动4000万辆小轿车。”

1℃记者从中国标准化研究院和全国氢能标准化技术委员会联合组织编著的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2018)》中发现,煤制氢最低成本依然超过10.5元/公斤,最高成本超过17元/公斤。

与化石能源制氢相比,电解水制氢成本更高。根据上述《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2018)》,1℃记者发现,如果采用一般工业用电制氢,按照工业用电目前每度电1元的价格来计算,这样的电解水制氢成本高达79元,是煤制氢成本的近8倍。

在此基础上,再加上提纯、压缩费用(视气源种类及压缩的压力所定)和运输费用以及相应利润,进入加氢站的价格将高达109元/公斤。

“如果用工业用电进行电解水制氢用在氢燃料电池汽车上,那将是一大笑话。”国内某电力集团的内部人士对1℃记者说。

2018年12月,国家发改委等部委印发的《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》要求,“探索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能,实现可再生能源多途径就近高效利用”。

在此背景下,包括白城市等地方政府在内希望通过富余电力、价格相对便宜的可再生能源进行电解水制氢。

2019年5月,国网能源研究院有限公司王晓晨等人在题为《氢燃料电池汽车发展切忌“增量不提质”》的文章中提供的数据显示,2018年中国弃风、弃光电量分别达到277亿千瓦时和55亿千瓦时,按制取1公斤氢气耗费39.7kWh电能的折算比例,2018年总弃电量可制氢约84万吨,相当于国内煤气制氢总量的1/12、天然气制氢总量的1/3。

然而,文章同时指出,从生产成本看,煤制氢总成本不到1元/立方米,考虑弃风电价为0.25元/千瓦时,可再生能源弃电制氢仅电费支出已达1.25元/立方米,仍不具有竞争优势。

也是在今年的白城市新能源和氢能产业发展新闻发布会上,白城市能源局局长张晓波介绍说,目前,白城的可再生能源风电的成本为每度电0.22元。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2018)》,同样的电价,在不同设备下制氢成本存在差别,即便如此,1℃记者根据该蓝皮书提供的平均数据来测算,用每度电0.22元的电价来进行电解水制氢,其成本平均超过20元/公斤,依旧远远高于煤制氢的最低成本10.5元/公斤。

包括中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高等业内人士普遍认为,目前,可再生能源电解水制氢的效率不高。

何广利向1℃记者解释说:“可再生能源制氢技术在应对波动性方面技术尚不成熟,单纯通过弃风弃光来制氢很难变成一种模式,因为这种模式使得设备利用率不高,总成本并不合算。”

扬州中电制氢设备有限公司一位相关负责人向1℃记者表示,要想降低电解水制氢的成本,最关键是电价。该公司主要从事水电解制氢设备的研发与生产。

根据上述文章《氢燃料电池汽车发展切忌“增量不提质”》提供的数据,电费支出约占电解水制氢总成本的78%。

1℃记者从国家能源集团获得的上述研究报告显示,只有电力系统成本下降到目前的一半时,电解水制氢技术才成为主流技术之一。但报告同时提出,电力系统成本要下降一半,时间需要到2050年。

面对无法降低的成本,为了推动氢燃料电池汽车产业的发展,政府不得不对氢气进行财政补贴。

1℃记者在采访中了解到,南海瑞晖加氢站目前氢气销售价格为60元/公斤,其中有20元来自当地政府的补贴。在此基础上,车主便可以以40元/公斤的最低价格用上氢气。

按此计算,减去目前40元/公斤的氢气成本,加氢站销售每公斤氢气可获得20元的收入。1℃记者在采访中了解到,除去其他成本,加氢站获得的净利润大约为5元/公斤。

按照南海区人民政府最新印发的《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法》(下称“南海扶持办法”),2018~2019年度,氢气销售价格40元/公斤,每公斤氢气补贴20元,并梯次递减。其中,2020~2021年度,氢气销售价格35元/公斤,每公斤氢气补贴14元;2022年度,氢气销售价格30元/公斤,每公斤氢气补贴9元。

根据1℃记者了解,目前,各地政府对氢气的补贴多少各有不同,但差异并不大。

上述南海扶持办法并没有提及当氢气销售价格降低到每公斤多少元时,不再进行相应的补贴。但在燃料成本上,氢燃料电池汽车要想与柴油车竞争,其燃料成本需要降低到目前的一半,也就是20元/公斤左右。

当氢气成本降到20元/公斤时,在不需要补贴的情况下,加上加氢站的20元/公斤车的服务费,车主每加注一公斤氢气,所需费用为40元/公斤。按照车辆每跑百公里需要大约3公斤的氢气,总成本为120元,已经接近柴油车。

“平价”或要等十年

何广利向1℃记者介绍,尽管中国产氢量位于全球第一,目前制氢的企业一般是内部自产自销,对外供应的不多,自产自销成本较低,对外销售成本过高。他认为,现有供氢企业的相关市场已经锁定,即便有氢燃料电池汽车应用这个新的市场,制氢企业也没有理由为此降价。这也是造成氢燃电气汽车目前氢气成本过高的原因之一。

业内普遍认为,随着氢燃料电池汽车产业规模化发展,氢气成本也会相应地下降。比如,2019年8月27日,正在布局加氢站的中国石化对外发布的一则新闻稿称,未来氢气成本可低至20元~30元/公斤。该公司目前是中国的制氢企业之一。

值得关注的是,中国石化上述新闻稿并没有透露“未来”的具体时间究竟是何时。对此,上述国内某电力集团的内部人士向1℃记者表示:“时间可能需要十年八年。”他解释说,化石能源制氢,尤其是其中的煤制氢,未来十年,成本可以降低到三四元/公斤,相当于将原料成本降低六七成。

在原料成本降低的基础上,氢气总成本中的提纯、压缩和运输等费用也需要相应的下降。以运输费用为例,何广利向1℃记者表示,减少运输成本的办法至少有两种,一种是加氢站就近建设制氢设备,从而砍掉运输成本;另一种是提高氢气的单位运输量。但他表示,前者面临法规限制,后者主要依赖相关技术的突破和进步。

这是因为,氢气主要以高压气态、低温液态等形式进行存储和运输,但各有一定的局限性。高压气态储氢存在泄漏爆炸隐患和运输效率不高等问题。低温液态储运对存储容器的绝热性要求较高,且液态氢会“吸收”金属容器生成氢化物,降低氢气的纯度,不利于直接利用。

不过,何广利认为,“按照目前的发展形势,慢慢地会有一些新的制氢产能针对氢燃料电池汽车领域,购氢的成本会进一步下降。”

也就是说,针对氢燃电池汽车的氢气供应量多了以后,市场便有了竞争,加氢站买氢成本可能因此降低。在受访者看来,短期来说,很难以技术上的突破来降低氢气制取成本,而是从模式上——供给侧来改变。

未来,随着氢燃料电池汽车保有量提升,氢能在地区间分布不平衡将带来大规模氢气储运及调配的问题。不过,如何通过供给侧来改变这种现象,还是一个未知数。

在8月31日举行的“2019中国汽车产业发展(泰达)国际论坛”开幕式上,宋秋玲指出,“日前有部分媒体片面解读国家将不再支持纯电动,转而支持燃料电池汽车,部分企业也认为我国新能源汽车技术路线会动摇。”她意指,中国新能源汽车技术路线不会动摇。

她解释说,由于中国氢燃料电池汽车核心技术及零部件技术尚未突破,基础设施建设不足,标准法规缺失,氢气的能源管理体系尚未建立等原因,目前尚不具备大规模推广应用燃料电池汽车的条件。

“这个警告来得非常及时。”国家相关部委一位内部人士对1℃记者说,“她(宋秋玲)说的是事实。”

郭晨琦 本文来源:第一财经 责任编辑:郭晨琦_NBJ9931
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