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碳中和趋势下,氢能靠什么带动十万亿级新兴产业?
  • 作者:中国资本市场50人论坛
  • 发布时间:2021-04-08 23:30:02
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工商注册系统显示,西安隆基氢能科技有限公司于2021年3月31日注册成功,股东为西安隆基绿能创投管理有限公司和上海朱雀嬴私募投资基金合伙企业(有限合伙),隆基创始人李振国亲自担任董事长、总经理。标志着4000亿光伏龙头——隆基正式入局氢能。

针对设立子公司隆基氢能一事,隆基股份总裁李振国向媒体表示,氢能是一种清洁、高效的二次能源,在碳中和及风光平价的趋势下,可再生能源电解制氢有望成为最主要的制氢方式,市场前景广阔。

李振国说,隆基早在2018年就开始关注和布局可再生能源电解制氢,近三年来,与国内、海外知名科研机构、权威专家进行了深入的研发课题合作,在电解制氢装备、光伏制氢等领域形成了技术积累,下一步将进行氢能产业化布局。


什么是氢能?

氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,是二次能源。二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带,可分为“过程性能源”和“含能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”;柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。

作为二次能源的电能,可从各种一次能源中生产出来,例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。

而作为二次能源的汽油和柴油等则不然,生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。

氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。

氢能是氢(H)在物理与化学变化过程中释放的能量;氢气的来源多样,可利用化石燃料生产,也可电解水生产;氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。

按生产来源划分,氢气可分为灰氢、蓝氢和绿氢,分别指化石燃料制氢、工业副产氢和可再生能源电解制氢,由于成本制约,目前国内主流为煤制氢、天然气制氢。

只有绿氢才是真正零排放制氢方式。在“碳中和”背景下,利用光伏等可再生能源电解水制氢将大有可为。

在光照资源丰富的地区,利用光伏发电产生的电力进行氢气制备,然后将制取的“绿氢”通过管道或专用车辆、船只运输到使用地,这便是光伏制氢产业的大致流程。

氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源,氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。

消纳问题成为制约光伏大规模发展的瓶颈

中国光伏行业协会相关报告显示,十四五国内年均光伏新增装机规模达70GW-90GW。光伏装机量的不断攀升,使得消纳问题愈发凸显,成为制约光伏大规模发展的瓶颈之一。

什么是电力消纳?

电力消纳:就是消化、吸纳。因为发电厂(水电、火电、核电、风电/光伏电源)发电后送上网,电能无法方便地储存,不用掉就是浪费,所以就要将富余的电能经调度送到有电能需求的负荷点,这个过程就是消纳。

光伏发电的消纳问题,也就是光伏发电在电网中的渗透率问题。如今这个问题之所以成为制约光伏大规模发展的瓶颈,与整个行业的产能过剩不无关系。

继2020年超2000亿元的产能扩张后,今年以来,企业扩产声音此起彼伏。据不完全统计,1-2月,光伏新增投资约390亿元,行业产能过剩风险正在凸显。

什么导致了产能过剩?

中信证券相关分析认为,2022年,全球光伏新增装机在200GW左右,对应所需的硅料在70万吨。此需求量,与2022年多晶硅产能几乎持平。但是伴随着多晶硅企业的扩产,多晶硅供应量出现产能过剩成为可能。

某组件企业高管表示,扩产是多方面原因共同作用的结果,企业也承受着较大的经济压力,所以扩产不会一直如此疯狂。现今部分环节的产能过剩现象已经明显,而整个产业链主要受硅料限制,但随着新产能的落地,行业预判到2022年,硅料可能实现产能过剩现象。

而“光伏+制氢”模式,将有效解决消纳问题等可再生能源的发展瓶颈,还可有效解决制氢成本高和绿色生产的问题。

光伏制氢,即利用光伏发电,再电解水制氢。光伏制氢的优势主要有:1、平抑光伏发电的不稳定性。2、储能效用。利用氢能的储能效用,将光伏发电转换为氢能,以低于化学储能的成本,实现跨天、跨周甚至跨月跨季度的储能。

碳中和与光伏制氢的关系

日前召开的中央财经委员会第九次会议强调,我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。会议指出,要实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。

光伏制氢对于碳中和的意义在哪里?

隆基股份产业研究专业总监白云飞:

目前,光伏发电已经成为全球最经济的清洁能源,同时它的度电成本还在继续下降,光伏发电的低度电成本给电解水制氢带来了降低成本的机会。那么利用充足且经济的光伏电力解水生产绿氢,就可以不断扩大绿氢的应用规模,加速实现全球各国减碳和脱碳的目标。

各国政府和行业机构普遍认为用氢替代工业、交通、发电等领域的化石燃料是未来实现碳中和的重要路径。从氢的来源上看,可利用可再生能源发电来电解水生产氢,这样可实现氢在生产源头上的无碳化,我们把这种氢气叫做绿氢。另外,由于氢可以通过电力获得,因此氢就能够成为电力到能源或工业原料的中间介质。因此通过这样的路径就可以最终实现在工业生产上的减碳或脱碳。

平安证券研究报告:

我国氢气生产以西北、华北为主,主要来自化石能源:2020年我国氢能产量和消费量均已突破2500万吨,已成为世界第一大制氢大国。从区域分布看,氢能生产主要产生在西北和华北地区,产量超过400万吨的省份有内蒙和山东,产量超过300万吨的省份有新疆、陕西和山西。氢能源按生产来源划分,可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三类。目前,我国氢气主要来自灰氢。未来与大规模光伏发电或风力发电配套的电解水制绿氢将成为发展趋势。

氢能是替代化石能源实现碳中和的重要选择。随着氢能逐步用于汽车、钢铁等行业,氢能的利用量将逐步增长,焦化、氯碱、丙烷脱氢和乙烷裂解等产业受益副产氢气应用。

氢能已经成为应对气候变化、建设脱碳社会的重要能源。欧、美、日、韩等发达国家纷纷制定氢能路线图,加快推进氢能产业技术研发和产业化布局。氢能产业已成为我国能源战略布局的重要组成。2019年氢燃料电池产业相关投资及规划资金1805亿元。尽管受到疫情影响,2020年氢能投资金额仍有1600亿元,市场对于氢能产业依旧充满信心。

万联证券研究观点:

从供给端,我国煤炭资源丰富,煤制氢发展潜力大。我国作为世界第一产氢大国,产能超过2000万吨每年。煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气占了将近70%,工业副产气体制得氢气约占30%,电解水占不到1%。我国制氢潜力巨大,煤炭、天然气制氢几乎不受资源约束,焦炭、氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能也超过千万吨。

发展氢能是我国优化目前能源消费结构的必经之路,通过煤制氢、煤焦炉气制氢等方式,实现对现有煤炭资源的绿色应用。2050年绿氢占比将达到47.5%,电解水制氢空间广阔。根据BP《2020世界能源展望》报告显示,在能源快速转型以及净零情景下,2050年超过95%的氢来自于绿氢和蓝氢,其中蓝氢(通过天然气SMR以及煤制氢结合碳捕捉CCUS技术制取)和绿氢(可再生电力电解水制氢)约为1:1。剩下5%为由化石能源不结合CCUS技术制取的灰氢。相较我国目前电解水制氢仅1%的占比而言,电解水制氢有望在风电和光伏等新能源发电产业的带动下进入降本轨道,电气化的普及也促使了绿氢成为碳中和时代主流的二次能源。

从需求端看,氢能在发电、工业以及交运等领域运用前景广阔。

进入2021年,氢能等新能源已被写入多省区的“十四五”规划和2035年远景目标等相关建议稿中,并对绿色低碳发展、清洁能源转型进行重点强调,敲定了未来5-10年的新能源发展蓝图。截至目前,已有广东、山东、吉林、陕西、上海等多省市明确将推动氢能发展作为未来五年重要工作。

预计到2030年,氢能产业将成为我国新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分,产业产值将突破10000亿元;加氢站数量达到1000座,燃料电池车辆保有量达到200万辆,高压氢气长输管道建设里程达到3000km,氢能产业基础设施技术标准体系完善程度迫近发达国家水平,氢能与燃料电池检验检测技术发展及服务平台建设形成对氢能产业发展的有效支撑。

氢能将与电力协同互补,带动形成十万亿级的新兴产业

我国光伏历经十余年的快速发展,一毛钱一度电已经成为现实。据初步计算,在光照好的地方,光伏制氢的电力成本约1毛5分钱,大幅低于现在制氢的电力成本,光伏制氢的竞争力也将逐渐增强,市场空间也将全面展现。

分析人士认为,隆基将光伏与制氢深度融合,计划大力发展光伏制氢,不仅代表光伏制氢产业的未来发展方向,还能为光伏发展之困提供新思路。随着光伏发电和电解水制氢技术的不断发展,成本的逐渐降低,光伏制氢将成为我国能源安全和能源结构调整的又一生力军。

中国工程院院士、原副院长干勇预测,未来氢能在中国终端能源体系中的占比将达到10%至15%,氢能将与电力协同互补,共同作为终端能源体系的消费主体,并带动形成十万亿级的新兴产业。面对十万亿级别的庞大市场,以及政策的密集支持,越来越多的上市公司正在加速入局氢能产业链。

就光伏龙头企业来看,除了隆基股份,阳光电源也提前一到两年嗅到了新的“风口”。

2019年7月,阳光电源在山西晋中榆社县签订了一个300MW光伏和50MW制氢综合示范项目。同年10月20日,阳光电源与中国科学院大连化学物理研究所在合肥签订制氢产业化战略合作协议,共同成立“PEM电解制氢技术联合实验室”。进入2020年,阳光电源正式成立氢能事业部,几乎同时,总投资达到32.4亿元的阳光电源股份有限公司在榆树市风电及制氢综合示范项目正式签约,随后在8月27日,白城市阳光电源1GW风光储能项目、北方氢谷风光制氢试验等项目也成功签约,阳光电源成为国内光伏企业进军氢能的先行者。

阳光电源股份有限公司董事长曹仁贤曾表示,阳光电源的目标之一就是利用全球领先的储能技术和制氢技术,实现绿色电力平滑可控入网,促进可再生能源就地消纳。

除此外,众多能源央企也已提前布局氢能。

2019年4月,国家电网与安徽明天氢能公司合作,打造中国第一个兆瓦级氢能源储能电站。2018年4月,华能清洁技术研究院与金鸿控股在河北张家口签署《战略合作框架协议》,在氢能领域实施全面战略合作。在更早的2017年,国家电投便借助冬奥会的契机,开始布局氢能领域,4月与清华大学汽车工程系签署“北京2022冬奥氢能交通”合作意向书,计划在氢能与燃料电池产业进行合作;5月,国家电投在北京昌平成立氢能科技发展有限公司,10月,国电投科学技术研究院与辽宁省朝阳区签订了一期投资11.3亿元的氢能源产业基地战略合作计划,重点在风电制氢和氢储能技术方面打造示范项目,随后,国家电投正式确立积极探索氢能新兴产业的发展思路,建设世界一流清洁能源企业战略目标。

作为能源企业中的“巨无霸”,三峡集团也是氢能开发的积极参与者。

2017年12月,三峡集团与东方电气集团在成都就氢能和燃料电池产业合作开展交流,双方深入分析氢能产业运营模式,积极建立试点,做好示范项目,共同助推氢能产业发展。

时隔三个月,2018年3月,三峡集团旗下的三峡资本与PEM(质子交换膜)制氢设备企业美国普顿公司在山东潍坊高新区技术产业开发区签订氢能产业合作协议,双方将在潍坊组建合资公司,将在制氢、储氢和加氢装备制造方面实现合作。

就在1月7日,中石化邀请协鑫集团、天合光能、隆基集团、中环电子等4家新能源企业,共同召开新能源产业发展视频对话会,未来将围绕新能源产业链开展合作,实现共赢发展。具体包括:合作建设大型集中式光伏发电、制氢、运氢、加氢设施,加大电池材料方面的技术攻关力度,合作推进光伏、氢能等新能源项目的落地,推动风光氢一体化分布式能源示范工程建设。

随后在1月11日,华电重工股份有限公司与深圳市通用氢能科技有限公司展开合作的院士专家工作站、联合实验室、联合运营中心在京正式成立,据悉,双方将努力打造一流的氢能科研平台、创新平台、转化平台、运营平台和人才培育平台,持续推进氢能产业成果转化。

1月13日,已涉足风能的珠海港股份有限公司发布公告,斥资10亿 珠海港设子公司入局氢能等业务……

3月24日,厚普股份公告显示,公司持有北京厚普氢能科技有限公司(以下简称“北京厚普氢能”)100%的股权,北京厚普氢能拟与燕新控股集团有限公司(以下简称“燕新集团”)合资成立成都厚普氢能科技有限公司(暂定名,以工商部门最终核准为准)。

3月26日,上海电气公告称,拟非公开发行A股股票,募资50亿元,此项资金将投入于电解水制氢、超临界CO2和大容量储能技术研发等项目中。

3月29日,长城汽车举办了氢能战略全球发布会,在已投资20亿元的基础上,长城汽车未来还将投入30亿到氢能领域研发中;同日,中国石化发布消息称,将把氢能作为公司新能源业务的主要方向,“十四五”期间规划建设1000座加氢站或油氢合建站,打造“中国第一大氢能公司”。

另一家A股公司深冷股份经营范围包括站用加氢及储氢设施销售。根据深冷股份此前的公告,公司在氢能源领域的规划是以液氢技术为核心,在制氢、氢液化、氢气储运及加注领域有完善的技术储备,致力于打造制氢、氢液化、氢储运及加注、氢燃料电池的全产业链氢能源装备服务供应商。

富瑞特装此前披露的2020年度向特定对象发行A股股票方案显示,公司募集资金项目包括氢燃料电池车用液氢供气系统及配套氢阀研发项目。

根据中泰股份此前的公告,公司产品主要应用于煤化工、天然气、石油化工、电子制造以及氢能源等领域。煤化工领域,中泰股份是合成气氢与一氧化碳分离制乙二醇深冷分离工艺段的龙头企业,已有多套一氧化碳与氢分离订单,已成功实现该等项目上的国产化进口替代,并已具备高纯度氢大规模制取的技术和业绩,在将来氢能市场化利用时占据先机。

此外,目前介入电解水制氢的公司有宝丰能源。资料显示,该项目是宁夏首个氢能产业项目,也是国内最大的一体化可再生能源制氢储能项目,由中国化学旗下全资子公司中国化学工程十一公司承建。

“今天氢正享受着前所未有的动力,世界不应错过这一独特的机会,使氢成为我们清洁和安全的能源未来的重要组成部分。”对于氢能未来,国际能源署首席经济学家法蒂赫·比罗尔这样描述,氢能将推动世界消费结构从传统化石燃料向清洁低碳燃料转变,并加速进入氢能社会。


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