最近氢的催化多了起来。
11月15日,据上证报报道,国家发改委创新和高技术发展司近期表示,国家发展改革委将组织实施一批示范工程,不断拓展氢能多元化应用场景。
同日,内蒙古自治区能源局开展第三批风光制氢一体化示范项目申报工作,示范内容包括以绿色低碳转型为牵引,推进氢能在工业、交通、发电等领域的多元应用,开展风光制氢一体化示范。
此外,据山东省工业和信息化厅称,《山东省化工行业投资项目管理规定》发布,于2022年11月10日起执行,其中提到:可再生能源发电制氢可在省政府认定的化工园区外制氢,且不受投资额限制。
据中证报援引机构统计,今年以来,中石化、中石油、中海油、国电投、国家电网、等至少16家央企公布了氢能产业布局,而上半年国内落地的制氢项目已有18个。
中泰证券认为,各地积极推进各个领域的规模化发展和示范应用,行业发展进入快车道。整体上看,行业当前仍然处于产业化初期阶段,看好产业链中具备核心技术及资源优势企业。据机构预计,到2025年,氢能产业产值将达1万亿元,2026年至2035年产值达5万亿元。
但实际上,无论是产业和A股表现,相比于锂等能源,近两年氢产业一直表现相对疲软。
这里就来跟大家聊一聊氢为什么没有大规模流行起来,以及未来有哪些可能的突破方向。
为什么氢一直无法大规模流行?
资料显示,氢能产业主要有“制、储、运、用”四大环节,其中上游制取环节,目前主要有化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢等方式;中游储运环节存在气态、液态、固态等方式,加氢站等基础设施建设也是重要部分;下游应用环节,当前氢能主要应用在工业领域,未来有望扩展为交通、工业、建筑、储能等多领域。
今年3月,国家发展改革委等联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确氢能是“未来国家能源体系的重要组成部分”。
但是,天风证券等表示行业经济性、远距离运输等问题都有待突破。
1)清洁制氢贵,燃料电池贵。
据晚点LatePost报道,灰氢(煤气制氢)虽然经济,但不是清洁能源,而如果用正在流行的质子交换膜(PEM)电解槽技术制氢,虽然清洁高效,但它的主要问题是它用的催化剂是铂金、铱等贵金属——基本相当于用铂金炼油。天风证券计算,质子交换膜方式生产1立方米氢气,需要3.56元。
另外,氢能车要用高度压缩的氢气,用燃料电池转化成电,让车动起来,而根据科技和政策咨询公司Strategic Analysis测算,每辆车光燃料电池的造价就超过10万元人民币。
2)不只是车用燃料电池贵,日常存储也很贵。
很少有罐子能够承受压缩状态下氢气产生的压力,因此储氢罐通常由碳纤维制造,一个存放4-8千克氢气的罐子得12万元。作为对比,100L油桶只需要1000多块钱。
3)不只是存储贵,运输也很昂贵。
国联证券测算,氢气罐运输1千克氢气前进1公里,成本约4-20元。
丰田的氢能车Mirai售价超过70万人民币(补贴前),跟一辆奥迪Q7大中型豪华SUV价格差不多,用起来又贵又麻烦,行驶百公里消耗的氢气约0.66kg,百公里燃料成本(补贴前)约62.51元,是相似尺寸电车的3.38倍,油车的1.19倍。
4)加氢站贵。
建一个加氢站比加油站或者充电桩贵很多,只有2-3个加氢枪的加氢站,要投入近千万元——这些钱能买上百个直流充电桩。
运营起来要求也更多,氢气是一种危险的气体,不用需要碰上什么火星子,泄露到空气中(浓度达到4%)遇到静电就会爆炸,威力是TNT 炸药的5倍。
但商业化仍是大势所趋
虽然当前仍存在成本问题,但由于排放物为水,所以氢作为“终极能源”仍在商业化上尝试突围。
上文提到“山东制氢”新规,事实上,不仅是山东,2021 年11 月以来,上海、武汉、唐山、广东均陆续印发相关政策推进制氢加氢一体站。海通证券认为,这一系列政策放开了各地对制氢项目的局限,有利于提升可再生能源制氢的供应,加速风光制氢一体化项目落地。
资料显示,目前的氢气供给以灰氢(煤制氢、天然气制氢)为主,合计占比达80%,工业副产氢占比18%,电解水制氢占比不到2%。
其中,煤制氢和天然气制氢属于化石能源制氢,因技术成熟、成本低廉,是现阶段发展较为成熟、应用较为广泛的制氢方式,但缺点是碳排放太高,不够清洁。
相比于化石燃料制氢,工业副产氢在一定程度上能够降低环境污染,提高资源利用效率和经济效益。我国现有工业副产氢产能规模大,工业副产氢的成本约为9.29-22.40元/kg, 具有一定的成本优势和规模优势,川财证券称有望成为氢产业绿色化可行的过渡方案。
而受限于电价水平和初始固定投资成本较高,现阶段电解水制氢的成本仍较高,工业用电价格为0.4元/kWh时,在现有条件下碱性电解水制氢成本为29.9元/kg,PEM电解水制氢成 本为39.87元/kg。
国泰君安认为,绿氢替代灰氢将是大趋势,相比而言,电解水制氢的工艺过程简单,制氢过程无碳排放,且易于可再生能源结合,发展潜力较大。
此外,天风证券梳理多个产业正在初步迈入商业化阶段,具体而言:
①上游制氢环节,除了成熟的化石能源制氢和工业副产氢,电解水制氢也已开始成熟。虽然当前电解水制氢还不具备成本优势,但随着碳中和的推进以及电解水技术、设备、材料的改进,电解水制氢占比有望提升。
②中游储运和加注环节,国内已有部分企业布局Ⅳ型储氢瓶,同时我国在已建成加氢站数量约达到255,氢能运输网络有望逐渐完善。
③下游应用环节则开始展现氢气的能源属性,燃料电池在交通和非交通领域都已开始有所应用,未来氢燃料电池汽车将是重点发展方向;同时已开始有企业进军氢冶金、氢化工等方向,利用氢能的清洁属性为减碳做贡献。
相关机会方面,综合梳理多家券商研报,分析师们重点提到:
1、燃料电池+电解槽,千亿蓝海市场
据国泰君安研报,目前的氢气供给以灰氢(煤制氢、天然气制氢)为主,合计占比达80%,工业副产氢占比18%,电解水制氢占比不到2%。
国泰君安认为,绿氢替代灰氢将是大趋势,中性预期下,到2030年燃料电池+电解槽市场空间将超2000亿元,电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。
2、氢催化剂。
据国泰君安测算,到2030年,氢催化剂市场空间在保守/中性/乐观下分别294亿元、438亿元、586亿元。
其中,燃料电池催化剂市场空间为60亿元、84亿元、120亿元,PEM电解槽催化剂市场空间为234亿元、354亿元、466亿元。对贵金属Pt的累计需求量为18吨/26吨/36吨(铂年产量180吨),对贵金属Ir的累计需求量为13吨/19吨/25吨(铱年产量7-8吨)。
3、加氢站。
目前,加氢站建设的核心设备主要有氢气压缩机、储氢容器、加氢机三类。当下三类设备的国产化趋势均十分显著,国内相关企业不断进入该赛道。
德邦证券认为,伴随着加氢站建设数量的大幅提高,在我国加氢设备的国产化突破与规模化生产的双重加持下,我国加氢站建设成本将快速下降,加氢站运营将迎来盈利机遇。