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氫燃料電池“平價”或要等十年 尚不具備大規(guī)模推廣應(yīng)用條件

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2019-09-20 14:18:12  作者:第一財經(jīng)

作為全國首個投入商業(yè)運行的加氫站,佛山南海瑞暉加氫站見證了中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,該站如今每天的氫氣加注量已經(jīng)超過300公斤,幾乎實現(xiàn)滿負(fù)荷運行。不過,該站主要負(fù)責(zé)人李參成向第一財經(jīng)1℃記者表示,過高的氫氣成本正在制約著這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前,國內(nèi)氫燃電池汽車每跑100公里所消耗的燃料費用,大約是柴油車的1.5倍、汽油車的3倍還多。有佛山氫燃料電池公交車司機向1℃記者反映,按照目前的氫氣銷售價格,如果沒有政府財政補貼,那么其所在的公交車集團一定會虧損。

如果政策補貼不斷下坡,甚至“斷奶”,業(yè)內(nèi)普遍擔(dān)心的是,正在高歌猛進(jìn)的氫燃料電池汽車未來還能夠跑多遠(yuǎn)。在8月31日舉行的“2019中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇”開幕式上,財政部經(jīng)濟建設(shè)司一級巡視員宋秋玲直言:“基于氫氣的能源管理體系尚未建立等原因,目前尚不具備大規(guī)模推廣應(yīng)用燃料電池汽車的條件。”

氫價高企

隨著世界對能源安全和節(jié)能減排的重視程度越來越高,集零排放、續(xù)航長、加氫快等優(yōu)勢于一體的氫燃料電池汽車,被視為新能源汽車的終極發(fā)展方向。

2019年6月,中國氫能聯(lián)盟組織30多家成員單位編制完成的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱,氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分,預(yù)計到2050年,氫能在中國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經(jīng)濟產(chǎn)值超過10萬億元。

在中國,氫能的應(yīng)用場景主要有三種:傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)的原材料、可再生能源儲能發(fā)電、氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)。

作為全球第一大產(chǎn)氫國,中國發(fā)展氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)具有天然的優(yōu)勢。中國氫能聯(lián)盟稱,氫能與燃料電池將是繼煤和蒸汽機、石油和內(nèi)燃機之后的第三代主要車用能源動力組合,產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。

氫氣雖然來源豐富廣泛,但要低成本地大量制取并不容易。

目前獲取氫氣的方法,主要是將存在于天然或合成的化合物中的氫元素,通過化學(xué)過程轉(zhuǎn)化為氫氣。根據(jù)氫氣的原料不同,制氫方法可以分為非再生制氫和可再生制氫兩種,前者的原料是化石燃料,后者的原料是水或可再生物質(zhì)。

中國的制氫方法,主要有煤制氫、天然氣制氫、石油制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫和電解水制氫等五種技術(shù)路線。其中,煤制氫、天然氣制氫、石油制氫統(tǒng)稱“化石能源制氫”或者“化石燃料制氫”。

國家能源集團是電力央企中進(jìn)軍氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)的急先鋒,1℃記者從該集團獲得的一份研究報告顯示,當(dāng)前,世界上至少有90%的氫氣來自化石能源。

相對而言,化石能源制氫技術(shù)最為成熟、成本最低,但存在很大的工廠排放,并且制成的氫氣需要脫硫、脫硝,從而抬高了成本,并非長久的制氫方法。

電解水制氫因為具有資源與環(huán)保的雙重可持續(xù)性,而被認(rèn)為是未來氫氣制取的發(fā)展方向之一。這種技術(shù)路線的原理是,在電解質(zhì)水溶液中通入電流,把水電解后產(chǎn)生氫氣。

“現(xiàn)在做的氫能示范項目還是用化石能源制氫,但是到了真正要發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)的時候,還是要用可再生能源(發(fā)出的電力來)制氫。”中國科學(xué)院院士李燦在今年年初表示,“否則從源頭上來說制氫技術(shù)是不可持續(xù)的。”

1℃記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),國內(nèi)一些地方已經(jīng)開始布局可再生能源電解水制氫產(chǎn)業(yè)。比如,吉林省2019年發(fā)布的《白城市新能源與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》稱,力爭到2035年,風(fēng)電裝機2000萬千瓦、光伏裝機1500萬千瓦,年生產(chǎn)氫氣能力達(dá)到百萬噸級,產(chǎn)值近2000億元。這是目前國內(nèi)首個由地方政府主導(dǎo)的可再生能源制氫發(fā)展規(guī)劃,以此來“打造‘中國北方氫谷’”。

在今年的白城市新能源和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新聞發(fā)布會上,白城市市長李明偉宣稱:“白城是全國首批千萬千瓦風(fēng)電基地、唯一的風(fēng)電本地消納示范區(qū)。隨著建設(shè)成本的不斷降低、發(fā)電效率的不斷提高,完全可以為制氫提供充足的低成本電力。

“制氫可以采取化石能源制氫和可再生能源制氫兩種技術(shù)路線相結(jié)合。”北京低碳清潔能源研究院氫能技術(shù)開發(fā)部經(jīng)理何廣利在接受1℃記者采訪時說,“首先,通過化石能源制氫把氫燃電池汽車產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)打好,然后再用可再生能源制氫,慢慢實現(xiàn)過渡。”他認(rèn)為,這是一種獲取氫氣和降低制氫成本的好辦法。

不過,1℃記者調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前不管哪一種取氫辦法,在成本上,都難以支撐中國氫燃料電池汽車的長遠(yuǎn)發(fā)展。

李參成向1℃記者介紹,南海瑞暉加氫站的氫氣主要來自廣州南沙,這些氫氣進(jìn)入加氫站的價格在40元/公斤,其中運輸成本在5~10元/公斤。

另外,上海浦江特種氣體有限公司總經(jīng)理劉煒煒不久前向媒體介紹,氫氣成本,目前簡單來說就是三個“10”:即原料費用10元/公斤,提純、壓縮費用(視氣源種類及壓縮的壓力所定)10元/公斤,運輸費用10元/公斤;加上一定利潤,進(jìn)入加氫站的價格是40元/公斤。

所謂的原料費用,指的是制氫原料成本(比如煤制氫);提純指的是通過提高氫氣的純度以滿足氫燃料電池的要求;壓縮則是指將氫氣從氣源壓縮到氫氣運輸器。

1℃記者在采訪中了解到,目前,包括南海瑞暉加氫站在內(nèi)的全國20余座加氫站,氫氣銷售價格普遍在60元/公斤以上。如此高的價格,以一輛常規(guī)的氫燃料電池物流車來說,每跑百公里所耗氫量大約3公斤,所需費用至少180元/百公里。

作為對比,柴油車每百公里耗油約18升,所需費用在110元左右。同樣,汽油車的百公里油耗成本通常不到柴油車的一半。

降成本乏術(shù)

化石能源制氫,是目前多種制氫技術(shù)中成本最低、技術(shù)最成熟的一種。而在化石能源制氫技術(shù)中,成本最低的則是煤制氫?!懊褐茪洳粌H成本低,而且目前國內(nèi)的制氫規(guī)模非常大?!敝袊こ淘涸菏款櫞筢撛?018年公開表示,“據(jù)估算,僅國家能源集團每年制氫能力就可以驅(qū)動4000萬輛小轎車?!?/p>

1℃記者從中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會聯(lián)合組織編著的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2018)》中發(fā)現(xiàn),煤制氫最低成本依然超過10.5元/公斤,最高成本超過17元/公斤。

與化石能源制氫相比,電解水制氫成本更高。根據(jù)上述《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2018)》,1℃記者發(fā)現(xiàn),如果采用一般工業(yè)用電制氫,按照工業(yè)用電目前每度電1元的價格來計算,這樣的電解水制氫成本高達(dá)79元,是煤制氫成本的近8倍。

在此基礎(chǔ)上,再加上提純、壓縮費用(視氣源種類及壓縮的壓力所定)和運輸費用以及相應(yīng)利潤,進(jìn)入加氫站的價格將高達(dá)109元/公斤。

“如果用工業(yè)用電進(jìn)行電解水制氫用在氫燃料電池汽車上,那將是一大笑話?!眹鴥?nèi)某電力集團的內(nèi)部人士對1℃記者說。

2018年12月,國家發(fā)改委等部委印發(fā)的《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》要求,“探索可再生能源富余電力轉(zhuǎn)化為熱能、冷能、氫能,實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用”。

在此背景下,包括白城市等地方政府在內(nèi)希望通過富余電力、價格相對便宜的可再生能源進(jìn)行電解水制氫。

2019年5月,國網(wǎng)能源研究院有限公司王曉晨等人在題為《氫燃料電池汽車發(fā)展切忌“增量不提質(zhì)”》的文章中提供的數(shù)據(jù)顯示,2018年中國棄風(fēng)、棄光電量分別達(dá)到277億千瓦時和55億千瓦時,按制取1公斤氫氣耗費39.7kWh電能的折算比例,2018年總棄電量可制氫約84萬噸,相當(dāng)于國內(nèi)煤氣制氫總量的1/12、天然氣制氫總量的1/3。

然而,文章同時指出,從生產(chǎn)成本看,煤制氫總成本不到1元/立方米,考慮棄風(fēng)電價為0.25元/千瓦時,可再生能源棄電制氫僅電費支出已達(dá)1.25元/立方米,仍不具有競爭優(yōu)勢。

也是在今年的白城市新能源和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新聞發(fā)布會上,白城市能源局局長張曉波介紹說,目前,白城的可再生能源風(fēng)電的成本為每度電0.22元。根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2018)》,同樣的電價,在不同設(shè)備下制氫成本存在差別,即便如此,1℃記者根據(jù)該藍(lán)皮書提供的平均數(shù)據(jù)來測算,用每度電0.22元的電價來進(jìn)行電解水制氫,其成本平均超過20元/公斤,依舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤制氫的最低成本10.5元/公斤。

包括中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高等業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,目前,可再生能源電解水制氫的效率不高。

何廣利向1℃記者解釋說:“可再生能源制氫技術(shù)在應(yīng)對波動性方面技術(shù)尚不成熟,單純通過棄風(fēng)棄光來制氫很難變成一種模式,因為這種模式使得設(shè)備利用率不高,總成本并不合算。”

揚州中電制氫設(shè)備有限公司一位相關(guān)負(fù)責(zé)人向1℃記者表示,要想降低電解水制氫的成本,最關(guān)鍵是電價。該公司主要從事水電解制氫設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)。

根據(jù)上述文章《氫燃料電池汽車發(fā)展切忌“增量不提質(zhì)”》提供的數(shù)據(jù),電費支出約占電解水制氫總成本的78%。

1℃記者從國家能源集團獲得的上述研究報告顯示,只有電力系統(tǒng)成本下降到目前的一半時,電解水制氫技術(shù)才成為主流技術(shù)之一。但報告同時提出,電力系統(tǒng)成本要下降一半,時間需要到2050年。

面對無法降低的成本,為了推動氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,政府不得不對氫氣進(jìn)行財政補貼。

1℃記者在采訪中了解到,南海瑞暉加氫站目前氫氣銷售價格為60元/公斤,其中有20元來自當(dāng)?shù)卣难a貼。在此基礎(chǔ)上,車主便可以以40元/公斤的最低價格用上氫氣。

按此計算,減去目前40元/公斤的氫氣成本,加氫站銷售每公斤氫氣可獲得20元的收入。1℃記者在采訪中了解到,除去其他成本,加氫站獲得的凈利潤大約為5元/公斤。

按照南海區(qū)人民政府最新印發(fā)的《佛山市南海區(qū)促進(jìn)加氫站建設(shè)運營及氫能源車輛運行扶持辦法》(下稱“南海扶持辦法”),2018~2019年度,氫氣銷售價格40元/公斤,每公斤氫氣補貼20元,并梯次遞減。其中,2020~2021年度,氫氣銷售價格35元/公斤,每公斤氫氣補貼14元;2022年度,氫氣銷售價格30元/公斤,每公斤氫氣補貼9元。

根據(jù)1℃記者了解,目前,各地政府對氫氣的補貼多少各有不同,但差異并不大。

上述南海扶持辦法并沒有提及當(dāng)氫氣銷售價格降低到每公斤多少元時,不再進(jìn)行相應(yīng)的補貼。但在燃料成本上,氫燃料電池汽車要想與柴油車競爭,其燃料成本需要降低到目前的一半,也就是20元/公斤左右。

當(dāng)氫氣成本降到20元/公斤時,在不需要補貼的情況下,加上加氫站的20元/公斤車的服務(wù)費,車主每加注一公斤氫氣,所需費用為40元/公斤。按照車輛每跑百公里需要大約3公斤的氫氣,總成本為120元,已經(jīng)接近柴油車。

“平價”或要等十年

何廣利向1℃記者介紹,盡管中國產(chǎn)氫量位于全球第一,目前制氫的企業(yè)一般是內(nèi)部自產(chǎn)自銷,對外供應(yīng)的不多,自產(chǎn)自銷成本較低,對外銷售成本過高。他認(rèn)為,現(xiàn)有供氫企業(yè)的相關(guān)市場已經(jīng)鎖定,即便有氫燃料電池汽車應(yīng)用這個新的市場,制氫企業(yè)也沒有理由為此降價。這也是造成氫燃電氣汽車目前氫氣成本過高的原因之一。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,隨著氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展,氫氣成本也會相應(yīng)地下降。比如,2019年8月27日,正在布局加氫站的中國石化對外發(fā)布的一則新聞稿稱,未來氫氣成本可低至20元~30元/公斤。該公司目前是中國的制氫企業(yè)之一。

值得關(guān)注的是,中國石化上述新聞稿并沒有透露“未來”的具體時間究竟是何時。對此,上述國內(nèi)某電力集團的內(nèi)部人士向1℃記者表示:“時間可能需要十年八年?!彼忉屨f,化石能源制氫,尤其是其中的煤制氫,未來十年,成本可以降低到三四元/公斤,相當(dāng)于將原料成本降低六七成。

在原料成本降低的基礎(chǔ)上,氫氣總成本中的提純、壓縮和運輸?shù)荣M用也需要相應(yīng)的下降。以運輸費用為例,何廣利向1℃記者表示,減少運輸成本的辦法至少有兩種,一種是加氫站就近建設(shè)制氫設(shè)備,從而砍掉運輸成本;另一種是提高氫氣的單位運輸量。但他表示,前者面臨法規(guī)限制,后者主要依賴相關(guān)技術(shù)的突破和進(jìn)步。

這是因為,氫氣主要以高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)等形式進(jìn)行存儲和運輸,但各有一定的局限性。高壓氣態(tài)儲氫存在泄漏爆炸隱患和運輸效率不高等問題。低溫液態(tài)儲運對存儲容器的絕熱性要求較高,且液態(tài)氫會“吸收”金屬容器生成氫化物,降低氫氣的純度,不利于直接利用。

不過,何廣利認(rèn)為,“按照目前的發(fā)展形勢,慢慢地會有一些新的制氫產(chǎn)能針對氫燃料電池汽車領(lǐng)域,購氫的成本會進(jìn)一步下降?!?/p>

也就是說,針對氫燃電池汽車的氫氣供應(yīng)量多了以后,市場便有了競爭,加氫站買氫成本可能因此降低。在受訪者看來,短期來說,很難以技術(shù)上的突破來降低氫氣制取成本,而是從模式上——供給側(cè)來改變。

未來,隨著氫燃料電池汽車保有量提升,氫能在地區(qū)間分布不平衡將帶來大規(guī)模氫氣儲運及調(diào)配的問題。不過,如何通過供給側(cè)來改變這種現(xiàn)象,還是一個未知數(shù)。

在8月31日舉行的“2019中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇”開幕式上,宋秋玲指出,“日前有部分媒體片面解讀國家將不再支持純電動,轉(zhuǎn)而支持燃料電池汽車,部分企業(yè)也認(rèn)為我國新能源汽車技術(shù)路線會動搖?!彼庵?,中國新能源汽車技術(shù)路線不會動搖。

她解釋說,由于中國氫燃料電池汽車核心技術(shù)及零部件技術(shù)尚未突破,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足,標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)缺失,氫氣的能源管理體系尚未建立等原因,目前尚不具備大規(guī)模推廣應(yīng)用燃料電池汽車的條件。

“這個警告來得非常及時?!眹蚁嚓P(guān)部委一位內(nèi)部人士對1℃記者說,“她(宋秋玲)說的是事實。”


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