李龙:政策驱动和可再生能源消纳需求是未来影响我国氢能产业发展的主要因素

能见App 2023年10月19日 4524

2023年10月16日-20日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。

10月18日上午,赛迪顾问股份有限公司新能源产业研究中心总经理李龙在“氢能与新能源产业高质量发展论坛”上发表了题目为《中国氢能产业发展现状及趋势》的主旨发言。

以下为演讲全文:   

各位来宾大家上午好,我非常荣幸能在这里与各位来宾分享我们公司在氢能领域的一些研究成果。我的这个报告大概分为三部分:第一部分全球的情况,第二部分介绍中国的情况,最后谈一下氢能产业发展的趋势研判。

 

首先来看全球氢能产业发展情况。氢能作为二次能源的重要载体之一,如今已经成为能源革命重要组成部分,发展氢能已经成为了全球共识。世界主要国家都在纷纷出台各自的氢能战略。日本出了第6次能源基本计划,意图将氢能发展作为实现碳中和主要动力。美国计划投资95亿美元用于氢能技术研发和产业化应用。德国在受到俄乌战争影响之后,他们也加紧布局了自己氢能战略。这些国家纷纷出台氢能战略,目的就是希望通过氢能发展来推动实现自身深度脱碳,包括多元化能源供给以及能源领域技术进步。

    下面,我们来看几组数据。首先是氢气来源数据,2022年,全球氢气产量约为9477.1万吨,其中天然气制氢占比61.7%,煤制氢和工业副产氢位列第二和第三,占比都在17.8%左右。由于技术不成熟,没有形成规模化,电解水制氢、使用了CCUS技术的化石能源制氢等方式,含量只有1.9%。

    全球氢能消费情况。2022年,全球用于石油精炼的氢气消耗量是4022.3万吨,占了氢气总消耗量42.4%;用于合成氨的氢气用量3431.5万吨,这两个占比超过了8成,交通领域、电力行业、建筑行业,这些行业对于氢气需求仅有0.3%。

    全球氢气消耗结构。目前中国是全球最大的氢气消耗国。2022年占据全球总消耗量占比是37.2%,美国第二消耗量13.6%,中东第三,欧洲和印度消费占比均在9%左右。

    关于氢能基础设施建设情况,这其中加氢站是氢燃料电池车得以推广应用的保证。目前来看,全球加氢站建设数量也会随着未来氢能源燃料汽车稳定推广而稳定增长。近三年,全球加氢站的数量增长保持在20.6%高速水平。截至到2023年2月,全球已建成加氢站数量是815座,其中主要增量来自于中国。

    氢能产业现状。首先看一看氢能产业链图,包括上游制氢、中游储氢、运氢、加注以及下游应用三大部分。第一化石能源制氢,包括煤制氢、天然气制氢等等,第二工业副产氢,还有电解水制氢。中游首先看一下加氢站,按照能源供给情况来看可以分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站,如果按照氢储存形态来看加氢站还可以分为高压气氢加氢站和液氢加氢站。第二储氢根据形态分为三类,第一高压气态,第二液态(低温、有机液体),第三固态储氢。

    根据储氢的形态不同,在高压气态主要用高压场馆拖车或者是管道。第二液态储氢根据低温液态储氢分为液态罐车、有机液体罐车。第三个固态主要是低压高密度的固态储氢罐,用货车来运输。重点应用四个领域,交通领域、储能、工业、建筑,后头会做趋势方面的判断。

    下面是每个环节我国一些重点厂商,这是一个产业链的情况。我们再来看几组中国氢能产业发展的一些相关数据。首先看氢气产量规模情况。2020年和2021年的数据呈现高增长态势,但是到2022年增速降到6%,主要原因是由于之前氢气生产方式主要是煤制氢和天然气制氢,它存在碳排放,所以受到了一定的限制。从氢气产量数据分析来看,单从氢气产量来看中国氢气氢能产业逐渐从高速增长态势转向高质量增长的情况,未来清洁能源占比将会逐渐提高。

    从氢气的来源来看,中国和全球有些不同,中国第一大来源是煤制氢,占比在57.9%,天然气占比在22.3%,煤制氢和天然气制氢两者占比超过8成。电力电网可再生能源用电解水制氢,这种方式制氢在我们国家也比较低,只有1.3%。

    再看一下我国区域分布情况。中国生产主要是集中在西北、华北、华东这3个地区,产量占到全国77.1%。中南、东北、西南三地的氢气产量远低于前三者,合计生产只有808.9万吨。

    从消费情况来看,2022年中国氢气消费主要集中在石油精炼、生产甲醇和合成氨这三块。我国氢能产业和全球都处于发展初期阶段,交通发电等其他领域市场还没有打开,现在正属于示范应用阶段,所以我们这个地方的氢气消费量比较低,只有0.1%。

    介绍完中国现状情况,现在来谈一谈未来氢能产业发展趋势。2022年中国氢能产业发布了首个顶层设计规划,今年8月份还发了一个标准体系建设指南。从地方来看,各个地方也在密集出台相应的氢能产业发展规划,未来几年政策带来的促进效应将会逐渐释放。据我们预计,未来3年我国氢能产业将维持在7.4%左右增速情况,到2025年将有望突破4300万吨。  

    制氢来源结构比例的趋势。从中长期氢能发展规划中明确表示,未来我们要构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系,重点发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。就未来的技术发展趋势来看,化石能源比例会不断下降,工业副产氢,尤其应用了CCUS技术,包括可再生能源制氢它的比例会逐年提高。

    从区域情况进行预测。预计未来3年可再生能源电解水制氢示范项目以及风光储一体化的示范项目,较多的区域集中在西北和华北地区,氢气产量也会进一步提高,化石能源制氢占比也会降低。从这个情况来看,西北和华北地区占比会不断上升,华东地区占比会有所降低。

    从氢气消费情况来看。随着各地氢能规划出台以及两批燃油氢燃料汽车、示范城市群进入到了示范中后期,用于在交通风光储一体化、氢冶金等多元领域的氢能市场将逐步打开。虽然目前来看这个地方用量绝对值比较低,但是在未来它的占比会迅速提高。我们预计未来3年中国氢能消费结构变化将会用于交通、储能等其他领域的占比,将会从2022年0.1%提高到1.3%。

    由于产业处于前期阶段,我们现在来分析一下未来会影响氢能产业发展的因素有哪些。首先讲一下政策驱动因素。国家及地方纷纷出台了氢能顶层设计,上面这个表是国家出台一些顶层设计的规划,下面是各个地方的。通过这个表的梳理,尤其从地方出台规划目标来看,据不完全统计,到2025年我国将累计建成加氢站712座,燃料电池车的保有量将达到8.3万辆。

    第二个因素,对于可再生能源消纳需求。中国可再生能源装机量领跑全球,电力消纳的需求正在加速我国绿氢产业发展。我国拥有着丰富的风电、光电可再生能源资源,我国风光电装机规模现在是世界第一,我们的风光电可再生能源发电量也是世界第一。但是我国发电跟消纳地区分布不匹配,再加上新能源发电它存在着波动性和间接性这方面的问题,导致出现了很多弃风风和弃光的现象。可再生能源发电来电解水制氢,它可以有效实现氢电转化,并且搭配着储能系统、储能电站建设,可以帮助电力系统增强灵活性。

    谈到我国氢能发展阻碍因素概括为三个方面:一个技术,一个经济性,再一个是人才。我国起步有点晚,产业规模尚未形成,多处关键政策和关键材料,这些方面亟待突破,这样会导致氢气使用经济性不高。目前来看氢气使用在产业主要是这几个环节,首先在可电解水制氢制约因素是可再生能源发电的电价情况,第二由于制氢跟用电地区不匹配,远距离运输也会造成氢气运输成本提升,第三从下游应用角度来看,目前尚未形成规模化市场应用情况,包括在氢燃料电池制备目前来看成本有一些高。

    关于人才,由于我们是一个新兴的产业,在基础研究和前沿研究这些领域人才缺口挺大的。分析完了驱动和阻碍的因素,我们对未来中国氢能产业发展做一个趋势方面的研判。

    第一、多元化应用场景正在加快构建。刚才讲到了氢能主要用在四块,第一工业领域,现在用的最多就是合成氨和生产甲醇。这两块在短期来看存量需求非常庞大,未来随着技术的成熟,在氢冶金和工业供热方面会慢慢提升自己的市场需求情况。

    第二、交通。目前来看应用主要以氢燃料汽车为主,据数据显示,今年上半年全国氢燃料汽车产销量分别是2495辆和2410辆。而我们刚才讲到了从国家中长期规划和地方出台各地氢能产业发展目标来看,国家的要求到2025年是5万辆的情况,地方出台合计是8.3万辆。由于目前的情况跟规划设计目标存在一定差距,所以未来在氢燃料汽车方面的应用会加速。氢能的应用具备长距离和高载重的特点,未来有望用在飞机和船舶上。

    第三、电力。现在氢能用的主要是发电和储能,目前这个储能还处于早期阶段。在建筑领域主要用热电联供,还有用户燃气、天然气里头掺氢。

    高压气态运氢,现在来看它是主流的方式,长期来看管道运氢会更加明确。目前来看整体产业发展规模比较小,距离比较短,高压运氢前期投资规模比较小,技术比较成熟,更加适用于现在的发展阶段。从未来看,管道运氢虽然建设投资比较大,但是一旦建成以后运氢效率比较高,并且综合使用成本会降低,所以它更加适用于未来在加氢站布局之后长距离、大规模、点对点的供应情况。2022年以中石化、中石油为代表的企业,他们计划设计布局输氢管道总里程已经达到1000公里,由于来看管道运输在未来发展趋势比较明确。

    制氢技术的阶段性不同。根据它的阶段性不同,可再生能源电解水制氢将会成为自由解。一直以来我国都是化石能源制氢,但是随着低碳需求化石能源制氢也会受到限制。后来我们利用了CCUS技术实现了低碳工业副产氢制氢方式,再未来可再生能源制氢它是一个零碳情况,更符合未来长期发展趋势。我们认为中国氢能制氢技术是“三步走”,灰氢逐渐退出产能,蓝氢引领,绿氢迅速跟上。

以上三点就是我们做的趋势研判,谢谢大家!

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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