到2025年,實現在公交、港口、城際物流等領域推廣應用氫燃料電池汽車接近5000輛,規劃建設加氫站接近50座,加快形成長三角氫燃料電池汽車產業集群。這是日前浙江省發展改革委等6部門印發的《浙江省加快培育氫燃料電池汽車產業發展實施方案》中的內容,也預示著,在全球能源轉型和汽車動力轉型的重大戰略轉變中,浙江省將努力抓住氫能產業發展的風口,助力實現“雙碳”目標與新能源汽車產業發展。
嘉興是浙江省氫能發展的重點地區,到2025年氫能供給、氫燃料電池汽車以及加氫站均占據浙江的半壁江山,而總部位于嘉興的衛星化學則承擔了發展長三角氫能產業鏈的重要責任。
中國氫燃料電池汽車產業進入快車道
氫能,作為一種高熱值、零污染的能源,對于促進全球經濟脫碳,特別是在工業和交通領域將發揮不可或缺的替代作用。目前,氫能產業發展已經到了關鍵期。美國、歐洲、日本、韓國等主要工業化國家和地區已經將氫能納入國家能源戰略規劃,氫能產業的商業化步伐不斷加快。國際氫能委員會預測,到2050年,氫能產業將創造3000萬個工作崗位,減少60億噸二氧化碳排放,創造2.5萬億美元的市場規模,并在全球能源消費占比達到18%。近年來我國政府對氫能產業的支持力度不斷加大,以氫燃料電池汽車示范應用為牽引,將氫能列入國家能源發展戰略的組成部分。到2050年,我國氫氣需求量接近6000萬噸,實現CO2減排約7億噸,氫能在我國終端能源體系中占比超過10%。
作為新能源汽車技術路線中的一種,氫燃料電池汽車是我國未來發展的重點之一。相比于其他能源,氫燃料電池汽車的熱值最高可達到140MJ/Kg,使用液態氫重卡續航里程可達到1000公里,加氫時間只需要3-5分鐘。2019年,氫能首次被寫入《政府工作報告》,國家明確提出“推動加氫等設施建設”。2021年11月8日,中共中央、國務院印發《關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》,明確指出推動氫燃料電池汽車示范應用,有序推廣清潔能源汽車。目前全國40多個省市都已發布氫能產業規劃,國內燃料電池汽車產業將進入快速發展階段。
根據《中國氫能產業發展報告2020》預測,2025年和2030年,我國氫燃料電池汽車保有量分別是10萬輛、100萬量,配套加氫站750座、1800座。氫能將推動中國能源消費結構從傳統化石燃料向清潔低碳燃料轉變,到2050年,中國將進入氫能社會。根據中國氫能聯盟的預測,2050年,中國氫燃料電池汽車保有量達到3000萬輛、市場規模突破萬億,加氫站1.2萬座、市場規模千億元。
各種路線制氫,低碳化工副產氫氣優勢明顯
在中國,氫氣主要還是作為工業原料(如生產合成氨和甲醇)而不是能源利用。從氫氣制取上來看,中國當前氫氣的主要來源為煤制氫以及天然氣制氫,兩種方式合計產氫占比超過80%。但不論是煤制氫還是天然氣制氫,都會產生大量的二氧化碳排放,不能解決能源和環境的根本矛盾,不是理想的制氫方法。為解決碳排放的問題,還需要結合二氧化碳捕集、利用與封存技術(CCUS)將灰氫轉化為藍氫,但目前來看CCUS的技術有待完善且經濟性較差。利用光伏和風能等可再生能源電解水制氫,技術上仍需不斷完善,同時成本居高不下。不產生額外二氧化碳的工業副產氫(如乙烷裂解和丙烷脫氫副產的藍氫)越來越受到重視。工業副產的氫氣以前不是作為燃料燒掉就是排往大氣,而今通過成熟的變壓吸附、變溫吸附等技術手段提取成高純氫氣,就可以滿足終端燃料電池以及化工、冶金等行業需求。
電解水制氫在全球氫氣供應占比不足5%,雖然利用可再生能源電解水制氫屬于零碳排放,但是成本很高。根據海通證券研究所的分析,若電價在0.5元/kWh,電解水制氫的成本約35-40元/公斤氫氣。同時,可再生能源如風電和光伏,多分布于西部地區,電解水制得的氫氣還需要長距離運輸到華北、華東和華南等氫能消費旺盛的地區,送到目的地的氫氣成本會更高。
煤制氫是中國氫氣主要的來源,煤制氫現在的成本大概在10元/公斤氫氣左右,但煤制氫會副產大量的二氧化碳,IEA的研究指出煤制氫路線每生產1公斤氫氣會排放19公斤的二氧化碳,必須通過碳捕集、封存和利用(CCUS)技術和設備加以控制實現減碳的目的。雖然通過CCUS可以有效降低碳排放水平,但每公斤氫氣對應的成本至少增加10元,同時煤制氫含有硫磷等強吸附性雜質,對終端應用特別是氫燃料電池存在一定的影響。如果算上CCUS的成本,煤制氫的生產成本接近20元/公斤,優勢并不明顯。
天然氣蒸汽重整制氫全球應用廣泛,但和北美不同的是中國天然氣仍需大量依賴進口,且以保民用為主,中國天然氣資源供給有限導致其價格處于相對較高水平,同時天然氣含硫量較高預處理工藝復雜,導致國內的經濟性遠低于國外。天然氣原料成本占比超過70%,現有氣價水平預計中國天然氣制氫的成本超過20元/公斤。 乙烷裂解和丙烷脫氫分別會副產出6%~8%的氫氣,由于乙烷和丙烷均來自于海外進口,海外的乙烷和丙烷均來自于天然氣伴生物,雜質相對較少,副產的氫氣純度已經高達99.8%,通過變壓吸附后可以達到99.999%,完全能夠滿足燃料電池用氫標準的需求。根據《中國氫能產業發展報告2020》的分析,乙烷裂解和丙烷脫氫制氫的成本約11元/公斤氫氣,提純成本約3元/公斤,綜合成本約14-15元/公斤。但由于丙烷脫氫和乙烷裂解均處在沿海地區,離氫能主要的消費終端距離近,運輸成本上有很大的節省。綜合來看,乙烷裂解和丙烷脫氫副產氫相比于煤制氫和天然氣制氫的優勢更為突出。衛星化學在連云港兩套125萬噸乙烷裂解裝置(一期項目于2021年中投產,二期項目預計在2022年投產)合計副產的高純氫氣約14萬噸,加上衛星化學位于嘉興平湖的三套丙烷脫氫裝置副產的14萬噸氫氣,衛星化學的輕烴化工副產藍氫合計約28萬噸,是華東地區最大的氫能生產商。
積極布局,打造氫能產業龍頭
2019年,衛星化學加入長三角氫能基礎設施產業聯盟,該產業聯盟由近30家產業鏈知名企業、金融機構、科研單位組成,成立50億人民幣以上的產業基金,主要投向氫能基礎設施領域,包括制氫、儲氫、運氫、加氫等各個環節,以及與氫能基礎設施建設運營相關的人工智能、管理技術。同年,衛星化學和浙江省能源集團有限公司簽訂戰略合作框架協議,決定建立戰略伙伴關系,研究和推進構建氫能產業鏈。兩家大型企業承諾共同來培養和促進浙江氫能產業、氫能經濟的發展。《浙江省培育氫能產業發展的若干意見》提出由浙能集團牽頭在浙江建設加氫站示范試點,衛星化學基于自身的資源優勢,以及立足長三角經濟帶的地理位置優勢,貢獻低成本,高質量的氫能源,對循環經濟的發展,為浙江氫能產業的培育起到了非常重要的作用。
2021年4月,《嘉興市氫能產業發展實施意見》(2021-2025年)發布,到2023年,氫能及相關產業年產值突破100 億元,氫能供給能力突破15萬噸/年,燃料電池車輛突破1000 輛,建成加氫站15 座;到2025年,氫能及相關產業年產值突破400 億元,氫能供應能力不低于25萬噸/年,氫能源汽車應用示范突破2500輛,建成加氫站30座。近日,浙江省發展改革委等6部門印發《浙江省加快培育氫燃料電池汽車產業發展實施方案》,重點任務之一是提升氫源供應保障能力,發揮全省工業副產氫等資源優勢,支持企業利用工業副產氫。到2025年,實現在公交、港口、城際物流等領域推廣應用氫燃料電池汽車接近5000輛,規劃建設加氫站接近50座,加快形成長三角氫燃料電池汽車產業集群。
2021年,衛星化學與浙江獨山港經濟開發區管理委員會、液化空氣(中國)投資有限公司簽署《新材料新能源一體化項目合作框架協議》。液化空氣擬投資2億美元在獨山港投資建設氫氣充裝站、氫氣液化裝置,基于衛星化學優質豐富的氫資源以及獨山港獨特的區位優勢,輻射浙江、上海、及周邊城市的氫能產業發展。雙方計劃一期建設年產3000噸的氫氣充裝站,二期建設年產11000噸的液氫裝置及配套設施。液化空氣集團在氫能領域具備覆蓋整個供應鏈的技術能力,從生產、儲存、運輸、到終端應用,在全球建設有近120多座加氫站,業務遍及78個國家/地區,在全球約有6000套空氣分離裝置和制氫裝置,運營著最長的氫氣管道,也是國際氫能委員會創始企業和輪值主席。
預計,長三角氫能燃料電池汽車產業鏈在2025年突破1800億元,2030年約5000億的規模。基于得天獨厚的氫能資源優勢和區位優勢,借助和浙能集團、液化空氣的合作,衛星化學在氫能領域的龍頭地位凸顯,公司在氫能產業的發展將步入快車道