来源:中国石化报 时间:2023-10-09 08:00
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近日,在2023中国(嘉兴)氢能产业大会暨2023氢能专精特新创业大赛决赛上,中国氢能联盟发布了《中国氢能源及燃料电池产业发展报告2022》(以下简称《白皮书2022》)。该报告由人民日报出版社正式出版。
党的二十大报告将确保能源资源安全作为维护国家安全能力的重要内容,提出加强重点领域安全能力建设,确保能源资源及产业链供应链安全;坚持先立后破、有计划分步骤的工作总基调,推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。
在《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》的科学部署下,各省市氢能产业政策体系加快建立,全产业链示范应用稳步推进,氢能支撑能源结构转型进入新阶段。
在国家能源局科技司指导下,中国氢能联盟研究院组织行业相关机构和专家共同编制《白皮书2022》,紧扣二十大报告要求,系统梳理2022年全球氢能产业发展动态及趋势,通过翔实的事实和数据,解析中国氢能产业发展面临的新形势、新挑战、新任务、新要求,并就中国氢能产业发展路径进行了详细分析,旨在为我国的氢能及燃料电池产业提供行业参考和理论支持,助力中国氢能产业加快规模化、一体化、生态化和市场化发展。本版文字由 本报记者 马 玲 整理
2022年国内外氢能发展情况
各国持续发布规划政策,支持和推进力度不断加大
多国持续出台国家氢能发展战略,制定产业发展目标,明晰产业发展路线,以期把握“氢能浪潮”机遇。包括美国、德国、日本在内的41个国家和地区制定发布了国家级氢能发展战略;包括中国、南非在内的13个国家和地区出台了国家规划。欧美等国家和地区在支持氢能产业发展中持续发力,不断追加资金投入,制定了相对差异化的政策措施。
中国可再生氢产能倍增,在“三北”地区实现密集落地
2022年中国氢气产能约4882万吨/年,比上年增长约1.2%;产量约3533万吨,比上年增长约1.9%。可再生能源制氢项目加速推进,西北、华北、东北等地区引领大型可再生氢基地示范工程规划建设。已规划超过300个可再生能源制氢项目,建成运营项目达到36个,累计可再生氢年产能约5.6万吨;新增建成运营可再生氢项目23个,新增年产能约3.3万吨,比上年增长超过140%。
氢气价格稳中有降,交通示范保持较高热度,工业、发电领域进度加快
据“中国氢价指数”跟踪统计,2022年,生产侧和消费侧指数整体持稳,重点区域氢价稳中有降。各地围绕电价、项目建设运营等方面加大补贴力度,或通过整合供需资源实现规模化供应,促进消费侧价格进一步降低。以规模化工业应用推动供应链建设,成为中国氢能产业发展的重要抓手。燃料电池汽车加速推广,依托“燃料电池汽车示范城市群”等重大示范项目,2022年中国燃料电池汽车销售量比上年增长约36%,加氢站增幅超过40%。重型交通领域加快试点,工业领域示范项目陆续开建,累计建成运营发电/热电联产项目55个,总规模超12兆瓦,比上年增长118%。
氢能关键技术持续迭代,装备制造成本进一步下探
部分制氢技术路线达到国际先进水平,电解槽出货量大幅增长。主流厂家各类电解槽产能超过8吉瓦,出货量约800兆瓦。碱性电解槽成本优势仍然显著。燃料电池汽车推广聚焦商用车,运输车、自卸车、牵引车等重型商用车装载的燃料电池功率以110~130千瓦为主,客车、公交车功率以60~90千瓦为主。大功率燃料电池取得突破,多个企业发布的燃料电池产品功率超过200千瓦。
政策和标准体系持续强化,氢能管理规范陆续出台
地方政府围绕项目投资、装备制造、企业引进等方面完善政策体系以引导产业发展。26个省、区、市公开发布氢能及燃料电池产业专项政策316项,比上年增长约65%,新增政策中明确给予财政补贴的政策占比超过40%。氢能项目审批流程制度逐步明确。38个地方政府发布加氢站建设审批规范文件,山东、吉林、广东、上海等多个省市非化工园区制加氢项目管控放开。氢能标准体系逐步健全,已发布氢能相关国家标准102项、行业标准30项、团体标准136项。
中国氢能发展面临的新形势新要求
清洁氢发展成全球共识,国际竞合面临新形势
世界主要经济体对建设安全稳定的绿色能源保障体系达成共识,持续加码清洁氢产业投资与创新。欧洲、日本、美国等发达地区着力布局清洁氢产业,非洲、拉美等发展中地区依托资源禀赋优势推动清洁氢项目落地。在全球清洁氢产业规模化发展的趋势下,各国依托自身产业发展优势,加速全球范围内的要素流动,广泛开展多方位竞争合作。中国氢能发展须充分整合国内产业资源和国际市场,引导行业主体深度参与全球清洁氢产业链和供应链建设,增强国家的竞争力和话语权。
技术装备短板风险尚存,产业安全面临新挑战
中国氢能产业装备自主化发展迅速,但在氢液化、储氢容器、燃料电池等关键技术和零部件方面仍存在一定短板。质子交换膜、膜电极等原材料受制于制备工艺复杂、技术难度高及资源稀缺等因素的影响,自主化产品面临产能规模不足、产品性能亟待提升的问题。多种基础原材料和制造工艺,国内尚处于技术引进和研发阶段。前瞻性技术的核心设计、部件制造、控制系统等方面尚未实现自主化。同时,国际竞争、技术封锁及贸易管控等对进口渠道的稳定性、可控性和安全性带来潜在风险。加强以大项目建设带动科技创新和新技术推广,通过市场主体的协同合作,集中力量突破氢能产业链技术及装备瓶颈,保障产业链和供应链关键技术和装备自主可控,是中国氢能发展面临的新挑战。
标准和测评体系滞后,市场化推广面临新任务
在中国当前氢能装备市场中,各主体产品性能指标参差不齐,缺乏第三方视角准确、公正的检测评价体系。行业层面对于各技术路线发展、各企业产品规划布局尚缺乏有效的统计分析,导致研发相对滞后于市场需求。同时,氢能在新型电力系统中作为长时储能手段及在工业领域大规模替代化石能源等,也都需要建立完善氢能及相关装备标准化检测体系。虽然中国当前已发布的氢能行业国家标准已过百项,但仍有较大缺口,“技术引导标准,标准规范技术”的循环格局尚未形成。加快建立完善氢能标准及检测评价体系、推动氢能产品与技术的更新迭代、完善产业发展环境,是中国氢能发展面临的新任务。
经济性不足制约项目启动,示范部署面临新要求
内蒙古、宁夏、吉林等可再生资源富集地区对可再生能源制氢及合成氨、甲醇等载体热情高涨,前瞻性示范项目布局显著提速,相关规划项目持续发布,以期抢占产业发展先机。但从整体氢氨醇产业发展形势来看,部分地方项目建设重复苗头显现。当前,可再生氢氨较传统产品生产和应用成本高,下游消费市场积极性和竞争力较低,产品消纳渠道和方向尚不明确,导致规划项目实际建设进展缓慢,已建成的项目也存在运行质量不高的问题,产业化发展质量有待提高。统筹资源和产业布局,加强可再生氢氨醇项目一体化、差异化、精准化部署,并有序推动工程化示范,找到绿色氢氨醇产业可行的盈利路径,是中国氢能发展面临的新要求。
中国氢能发展重点方向
广泛开展国内外交流沟通,探索清洁氢国际合作新模式新业态,保障产业竞争优势
欧盟、美国、日本等国家和地区已全面推进清洁能源未来发展战略,加快部署清洁氢产业体系。我国应在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指导下,依托在场景开发、示范规模和商业化探索等方面的广泛部署,以新模式、新业态开展与重要国家和地区之间的交流合作,联合国际龙头企业推动国内和海外布局,共同打造国际清洁氢供应链。依托国际示范项目引领,在清洁氢关键技术创新、产业链合作、国际标准制定、氢基能源贸易等方面制定系统合作框架,探索多元化合作模式,在可再生能源高效制氢、氢气液化、氢燃料电池等关键领域加大布局力度,持续引领国内技术和产业龙头拓展国际市场,提升中国氢能产业的国际竞争力。
建立“揭榜挂帅”“赛马争先”等机制,聚焦产业链重点环节,加大关键技术攻关力度
通过“揭榜挂帅”和“赛马争先”等激励机制,推动企业聚焦关键技术工艺及核心器件领域的研发和突破,构建政产学研用一体化的攻关组织模式,并推动相关技术在示范工程中的先行先试,实现关键技术与装备的批量化验证。以强化短板技术攻关和前瞻性技术创新为抓手,通过集中攻关一批、试点示范一批、应用推广一批,推动创新链与产业链协同发展。支持氢能关键装备、氢安全、氢检测等领域国家氢能创新平台、全国重点实验室、工程技术中心、创新协同中心建设,引导能源、制造等骨干企业牵头打造创新联合体,加快推进高水平科技自立自强。
打造氢能产品质量化保障体系,完善装备及品质检测,支撑产业市场化发展
以氢能标准制定和检测认证为抓手,积极打造氢能质量保障体系。标准制定方面,对标国际氢能相关标准制修订工作,梳理中国氢能产业标准体系缺口,联合多方行业主体开展相关氢能标准制修订,构建面向氢电耦合、绿氢化工、氢冶金等多元应用场景的标准体系;重视参与国际标准的制修订,将中国的技术和标准与国际接轨。检测认证方面,加快推动氢能“领跑者”行动实施,围绕氢能重点装备、氢气品质等方面推动检测认证技术研发,建立国家级氢能关键装备检测实证基地,形成完善的氢能技术装备检测认证体系、全周期氢气品质管控体系,贯通基础前瞻、共性关键、工程应用和检测评估环节,实现氢能标准治理和创新迭代协同,进一步夯实氢能市场化发展的质量基础。
安全、有序地推动氢能工程示范,统筹谋划供应链基础设施建设,降低产业发展成本
在保障氢能产业链和供应链安全、稳定、有序发展的重要前提下,围绕可再生氢耦合煤化工、氢电融合等领域部署一批“可再生能源制氢+储运+综合应用”全链条重大工程示范,以解决上下游联动不足、消纳场景不明确等问题,探索市场化运作商业模式。着眼未来发展需求,超前探索“沙戈荒”和“深远海”等场景可再生能源制氢示范项目布局,推动“百站万辆”和“氢能高速”等交通应用场景部署,结合能源基地绿色转型需求探索煤掺氨、掺氢/燃氢轮机发电等先行示范。依托项目布局推动重点区域加氢站建设,并从能源监管角度明确基础设施审批管理制度,持续优化基础设施网络布局,提高设施应用的便利性,降低氢能供应链成本。
2023年中国氢能产业发展
供需预测
氢能在交通、贸易等增量空间将不断渗透,预计2023年中国氢气消费总量增速稳中有升,约3600万吨。可再生能源制氢示范项目持续投运,累计年产能将突破15万吨。氢燃料电池汽车交通示范场景不断增多,需求将进一步释放。东部地区重点在冷链、环卫、乘用车等领域突破,西部地区则实现重卡应用部署,非燃料电池示范城市群地区车辆落地、副产氢丰富区域热电联供示范或将成为市场重要增量。预计2023年燃料电池汽车销量6000辆,加氢站保有量500座,新增燃料电池装机700兆瓦左右。
技术创新
2023年,电解槽产品将保持快速迭代,1000标准立方米/小时以上碱性电解槽和兆瓦级质子交换膜电解槽产品将成为主流,自主化千瓦级固体氧化物电解槽产品将投入市场。在氢气降本和资源匹配需求驱动下,管网和液氢等规模化储运环节核心技术加速突破,百公里以下纯氢和掺氢管道建设和验证加速;氢液化装备单套容量倍速提升,预计具备超过10吨/日的液氢生产能力。以燃料电池、燃氢轮机为代表的终端应用设备性能将稳定提升。重载车用燃料电池系统主流产品功率将超过240千瓦,基本覆盖全场景应用需求,产品销售价格有望下降20%。中型燃氢轮机技术突破有望加快氢电耦合项目部署。
产业布局
2023年,环渤海、大湾区和长三角等地区的燃料电池汽车示范城市群依托氢能及燃料电池装备产业集聚、氢能消费中心、政策机制创新优势,在氢能技术创新和新型应用场景保持全国领跑。示范城市群氢燃料电池汽车保有量有望突破万辆,建成运营加氢站超过230座,同时持续推动多元场景耦合交通、储能等项目建成投产,强化区域产业技术优势。西北、华北等地区将持续推进“可再生氢基地”建设,以内蒙古、宁夏、甘肃、吉林等为代表的可再生能源资源富集区域将持续推动大型“风光氢储一体化”“源网荷储一体化”项目落地,以制氢成本的进一步下探带动区域传统氢能应用领域绿色替代和氢储能/氢发电场景突破,促进下游交通、化工、冶金、储能等领域价值挖掘,吸引氢能相关装备企业落地。
标准体系
2023年,随着质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢等多种制氢技术路线的示范应用,在制氢技术要求及条件、能效限定值及等级方面的标准将逐步完善;天然气掺氢、液氢储运等场景技术标准有望加快规范;加氢站设施设备在70兆帕、液氢、制加氢一体站等细分场景的管理标准有望进一步完善。氢能的市场化提速将推动氢质量和氢检测认证等公共服务及氢安全方面标准的制定。依托“氢能领跑者行动”,预计氢能产业链关键技术与装备检测认证技术规范加快出台,逐渐向关键零部件延伸;产业链各环节氢系统的安全保障标准和行业标准有望完善及立项。