氢能源产业:燃料电池引领氢能开发利用

能源清洁化大势所趋,燃料电池作为核心载体引领氢能开发利用,低成本是保障制氢产业发展的关键能源利用形式从氢碳比为1:3~10的木柴、1:1的煤炭、2:1的石油再到4:1的天然气,验证能源持续朝低碳、多氢的清洁利用方式演进;可以预见未来能源利用形式中,氢能作为应用场景广泛的新能源,其占比将会继续提高。燃料电池车为氢能利用核心载体,其商业化大幕逐步拉开。降低氢能车运行的燃料成本的重要性不亚于降低车辆购置成本,而制氢在终端氢气价格构成(制氢、运氢、储氢、加注)中占据重要地位、成本下降空间也较大,因此低成本的氢气制备是氢燃料电池大规模商用化的基础,在考虑经济性的同时兼顾能源转换效率和全生命周期排放,不违背节能减排的初衷。

    制氢路线比较与产业发展探析:低成本工业副产氢为中短期优选,水电解制氢路线将贯穿氢能发展全过程燃料电池车的用氢需求中短期可优先通过成本较低、减排效益好的工业尾气制氢供应满足,尤其以纯度高、投资低的氯碱副产氢为优,轻烃裂解副产氢新增规模较大,2030年之前工业副产氢若妥善加以利用、完全可以满足需求,并为可再生能源电解制氢的技术攻关留出时间余量。产业发展中期预计为工业副产氢、可再生能源电解制氢协同发展阶段,电解水制氢是能源利用结构变化的最重要力量,将贯穿于氢能发展的全过程:水电解制氢是当前唯一的直接原材料不依赖含碳化石资源,一次产物中不直接产生碳的技术路线。随着技术的发展和成本的降低,电解水制氢未来有望能逐渐满足商业化的要求,充分利用可再生能源、使用弃风弃水弃光所产生电能进行电解水制氢是目前来看最有希望降低其成本的方式之一。

    从海外经验看燃料电池车用制氢产业发展趋势:氯碱副产氢已获成熟应用,可再生能源制氢是长期方向日本的氢燃料电池车产业链发展进度全球居首,电解水制氢在日本氢工业中占有特殊的地位,其盐水电解制氢的产能占该国所有人工制氢总产能的63%,从其实质的技术工艺原理上说与氯碱工业副产氢是一致的,其国外已有多个氯碱氢燃料电站项目验证经济性;日本远期也以可再生能源水电解制氢作为最主要发展方向“福岛氢能源研究站”预计于2019年10月前完成建设,系统装置采用太阳能电解水制氢路线、将具备世界最大规模的1万kW制氢能力,用于制造、储藏和供应最大900吨的氢。

    风险提示:行业补贴政策;加氢站建设和设备国产化不达预期;燃料电池车成本下降及推广不急预期等。