氫能產(chǎn)業(yè)面臨“死亡谷”困境，如何打破？
時間:2023-09-11 08:28來源:界面新聞 作者:王勇WY
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“不論是鋰電、光伏還是新能源汽車，所有新能源技術(shù)和產(chǎn)品在發(fā)展初期都曾面臨‘產(chǎn)品性能差-客戶滿意度低-市場需求少-投資意愿低-技術(shù)進步慢-難以產(chǎn)業(yè)化’的‘死亡谷’困境。”
日前，管理咨詢公司波士頓咨詢（BCG）聯(lián)合中國科學(xué)院院士、國際氫能與燃料電池協(xié)會理事長歐陽明高院士團隊共同發(fā)布的《中國氫能產(chǎn)業(yè)展望》（下稱《展望》）作出上述表述。
《展望》指出，綠氫產(chǎn)業(yè)需要在價值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)鏈三方面的融合推進下突破“死亡谷”，促進氫能產(chǎn)業(yè)走向“產(chǎn)品性能優(yōu)-客戶滿意度高-市場需求大-投資意愿高-技術(shù)進步快-產(chǎn)業(yè)化加速”的正向循環(huán)。
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源。伴隨著碳中和成為全球關(guān)注的重要議題，氫能的系統(tǒng)性發(fā)展備受關(guān)注。
雖然面臨“死亡谷”困境，但氫能行業(yè)前景被看好。《展望》指出，氫工業(yè)、氫交通、氫儲能等每一種場景的商業(yè)化，都將推動萬億級市場的遞進增長。
工業(yè)是氫能規(guī)模最大的應(yīng)用領(lǐng)域。國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2021年全球氫需求量超過9400萬噸，其中超過99%來自工業(yè)領(lǐng)域，石油煉化應(yīng)用超過4000萬噸，此外還有合成氨、甲醇制備和冶金等。
近年來，隨著工業(yè)脫碳趨勢的發(fā)展，綠氫替代灰氫的趨勢逐漸顯現(xiàn)。灰氫是指以化石燃料為原料制氫以及工業(yè)副產(chǎn)制氫；綠氫是通過可再生能源電解水制氫。
據(jù)IEA統(tǒng)計，2021年全球因制氫過程產(chǎn)生的碳排放量超過8.3億噸，工業(yè)領(lǐng)域勢必逐漸由灰氫轉(zhuǎn)向綠氫。
《展望》指出，近幾年，雖然電解水制氫電解槽的總裝機容量快速增長，但綠氫的滲透率依然很低，主要瓶頸在于綠氫的經(jīng)濟性。據(jù)IEA預(yù)測，基于2050年凈零排放情景，全球綠氫將在2030年實現(xiàn)平價，平準(zhǔn)化成本約為1.5-4美元/千克，基本與灰氫相當(dāng)。
綠氫的成本平價趨勢，主要來自四大因素的推動：電解槽成本降低、可再生能源電價下降、電耗水平優(yōu)化和碳稅的出臺。
在綠氫制備領(lǐng)域，目前主流技術(shù)為堿性電解水制氫和質(zhì)子交換膜制氫。《展望》指出，這兩種技術(shù)相對成熟，但都不是為了綠氫場景所設(shè)計，而是來自氯堿、船舶、汽車等行業(yè)，技術(shù)特點均無法完全適應(yīng)綠氫場景下的電解水制氫需求。
“以堿性電解水制氫為例，它本身不是源生于可再生能源發(fā)電，在應(yīng)對電力間歇性、波動性方面仍有很大優(yōu)化空間，”波士頓咨詢公司董事總經(jīng)理、全球合伙人王海旭對界面新聞表示。
清華大學(xué)教授楊福源也對界面新聞補充道，“為應(yīng)對這一問題，歐陽明高院士團隊提出了多槽混聯(lián)的方式，通過不同功率電解槽的多種組合，匹配可再生電力的動態(tài)變化。”
除工業(yè)這一最大的應(yīng)用領(lǐng)域外，氫能交通是氫能應(yīng)用最具潛力的賽道之一。交通是全球碳排放的重要來源之一。據(jù)生態(tài)環(huán)境部數(shù)據(jù)，道路交通領(lǐng)域占據(jù)了中國整體碳排放的9%。
過去數(shù)十年間，交通行業(yè)在持續(xù)通過電動化進行脫碳轉(zhuǎn)型。上述《展望》指出，在難以電動化的領(lǐng)域，如重載卡車、航運和航空，氫能應(yīng)用應(yīng)運而生，其中最受關(guān)注的終端應(yīng)用是燃料電池汽車。
“燃料電池汽車的最大潛力在于長途重載商用車領(lǐng)域。與純電動重卡相比，燃料電池重卡的補能時間更短、重量更輕且能量密度更高，”波士頓咨詢公司董事總經(jīng)理、全球合伙人葛磊解讀道，隨著氫燃料價格的下降和燃料電池系統(tǒng)成本的優(yōu)化，預(yù)計燃料電池汽車的總體擁有成本（TCO）將顯著改善。
《展望》認(rèn)為，燃料電池汽車發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動因素主要包括四點，分別為燃料電池技術(shù)的進步、配套基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展、氫燃料成本的降低以及政策支持。
《展望》預(yù)計，2030年以前，中國終端加氫價格有望降至35元/千克以下，實現(xiàn)與燃油重卡的成本持平。
在“雙碳”背景下，可再生能源發(fā)電將大規(guī)模發(fā)展，它們的波動性和間歇性使得氫能具有了獨特的意義和價值。
《展望》指出，氫儲能系統(tǒng)由于具備大容量、長周期、清潔高效的特性，被認(rèn)為是能夠良好匹配可再生能源電力的儲能方式。
氫儲能的核心表現(xiàn)為“電-氫-電”之間的能量轉(zhuǎn)換。在此過程中，富余的可再生能源發(fā)電通過電解制氫系統(tǒng)制備氫氣，將氫氣儲存下來后，再用于燃?xì)廨啓C或燃料電池發(fā)電，整個過程中沒有碳排放。
在單向的“電-氫”過程中，儲存下來的氫氣則可作為一種商品進行運輸，并在工業(yè)和交通等多領(lǐng)域得到利用。
從產(chǎn)業(yè)化角度看，當(dāng)前氫儲能的總體經(jīng)濟性依然較差。《展望》指出，目前國內(nèi)氫儲能系統(tǒng)的初始投資高達(dá)1.3萬元/千瓦，而抽水蓄能的成本僅為7000元/千瓦，電池儲能則為2000元/千瓦。
“盡管在技術(shù)和成本等方面仍存在一定挑戰(zhàn)，但氫能的能源化應(yīng)用場景正在迅速發(fā)展，并帶動產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模增長。”王海旭稱，目前在燃?xì)廨啓C的摻氫和純氫發(fā)電、鍋爐的摻氫摻氨發(fā)電、燃料電池?zé)犭娐?lián)供等領(lǐng)域，已有豐富的探索和商業(yè)實踐。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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氫能
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