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氢能产业热启动:央企转型动力与行业发展前瞻

2023-08-27原诗萌

国资报告 2023年7期
关键词:氢能制氢燃料电池

原诗萌

得益于广阔的应用场景和较高的产业链价值,氢能的开发与利用不仅成为了多个经济体实现能源转型的重要路径,而且演化为国际竞争的重要领域。

据初步统计,目前全球已有40多个国家和地区发布了氢能政策,还有近40个国家和地区的氢能政策正在筹备中。据国际氢能源委员会预测,2050年全球氢能源需求将增至目前的10倍,届时,全球氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。

中国的氢能产业也已初具规模。一方面,氢气产量不断提高。国家能源局统计数据顯示,2022年,我国氢气总产量超过3781万吨,同比增长14.5%,是全球最大氢气生产国。另一方面,我国氢能行业的技术研发不断加快,制氢、储运和应用技术都在快速突破。

在氢能产业“热启动”背后,央企发挥了积极作用。近年来,央企勇担“国之大者”的责任和使命,积极发挥战略支撑作用,推动中国氢能产业不断开创发展新局面。

不过也应注意到,随着氢能产业提速,盲目跟风、同质化竞争的苗头有所显现,对于缺少核心技术、缺少产业优势的入局者来说,应该引起高度警惕。

全产业链布局示范工程引路

氢能产业链包括制备、储运、加注、燃料电池等主要技术和工艺。近年来,在“双碳”目标牵引和能源转型变革推动下,央企加快布局氢能全产业链,取得了一批技术研发和示范应用成果,为我国氢能产业发展不断增添新动力。

中咨公司正高级工程师张建红告诉《国资报告》记者,当前,在相关部门的指导推动下,已有超过40家央企布局氢能产业链。

在制氢方面,中国石化、国家能源集团、航天科技集团等在化石能源制氢及应用方面优势突出,中国石化、国家电投等主导或参与了国内多个万吨级绿氢项目,三峡集团内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗纳日松1万吨/年光伏制氢产业示范项目于6月29日顺利产氢,中国石化新疆库车2万吨/年光伏制绿氢示范项目于6月30日顺利产氢。

在储运方面,东方电气集团、中国建材等央企的部分车用储氢容器材料、技术、装备处于示范阶段,中国石化纯氢管道输送技术趋于成熟,中国石化乌兰察布到燕山石化全长400公里“西氢东送”纯氢管道示范工程已纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》。中国石油宁东天然气掺氢管道示范项目掺氢比例达到24%,且运行安全稳定。

在加氢站建设方面,中国石化累计发展加氢站98座,国内网络占有率近30%,成为全球拥有、运营加氢站数量最多的企业。此外,中国石化、国家能源集团、国机集团均已完成压缩机、加氢机等关键设备研发。

在氢能应用方面,东方电气集团、中国一汽、东风公司等布局燃料电池商用车及乘用车和发电装备制造,中国宝武、鞍钢集团、中国钢研等在氢冶金方面进行了相关布局。

“中央企业的氢能相关业务和布局主要分布在氢能关键装备制造、基础设施建设以及综合应用领域,逐步成为我国氢能产业发展的重要支撑力量。”中国氢能联盟秘书长刘玮说。

示范工程是技术研发成果的综合体现。记者在采访中了解到,相关央企通过探索和实践,已经建设了一批氢能产业示范工程,在氢能产业发展中发挥了引领作用。

2023年1月,由中国化学工程主导的“常温常压有机液体储氢加注一体化示范项目”在上海碳谷绿湾产业园成功开车。中国化学工程告诉《国资报告》记者,该项目能实现常温常压高密度氢气储运,有效解决目前氢气储运环节存在的高风险以及高成本的“卡脖子”问题,突破了氢气储运技术瓶颈,让“运氢像运水一样便捷、储氢像储水一样安全”。

国家电投所属吉电股份大安风光制绿氢合成氨一体化项目于2023年5月获得施工许可,年制氢量达到2.7万吨,绿氢制合成氨产量15.3万吨。国家电投向《国资报告》记者表示,大安项目采用“绿氢消纳绿电,绿氨消纳绿氢、源网荷储一体化”的技术路线,率先实现国产化、自主化PEM制氢设备大规模应用,同时,开展了规模化直流离网制氢示范,建设全球规模领先的固态储氢系统,并同步开发了新能源制氢与化工工艺耦合优化技术,在科技创新方面实现了多项重大突破。

央企还在综合示范场景方面进行了探索。三峡集团在内蒙古乌兰察布打造国内首个涵盖绿氢全技术链示范园——三峡现代能源示范园,包括1座500标方/小时PEM制氢站,1座35兆帕、加氢能力500公斤/小时的固定式加氢站,1个70兆帕加氢测试平台,1座300公斤/小时氢气液化站和1座200千瓦氢燃料电池综合利用示范站,围绕绿氢大规模生产、储运、应用技术研发、工程试验和示范验证需求,搭建具有前沿性、系统性的综合示范场景。

央企新兴产业的重要培育方向

5月24日,国资委召开的中央企业加快发展战略性新兴产业部署会强调,全力以赴发展战略性新兴产业,切实提高企业核心竞争力、增强核心功能,积极服务国家重大战略,在建设现代化产业体系、构建新发展格局中切实发挥好科技创新、产业控制、安全支撑作用。

在能源革命的加速演进和“双碳”目标牵引下,氢能产业成为央企战略性新兴产业的重要培育方向。

当前,氢能技术创新核心环节是燃料电池/电解装置,央企在这方面不断加大科技创新投入力度。

国家电投自主研发出具有完全自主知识产权的兆瓦级PEM电解水制氢系统装备,并将在示范工程中进行应用,实现了膜电极到中试电解槽再到200标方/小时商业化产品开发突破。同时,国家电投氢燃料电池关键材料、部件(催化剂、质子膜、双极板、膜电极、碳纸等)已实现自主化,形成了“氢腾”系列燃料电池动力系统产品。

中国一汽与丰田等6家公司合资,成立联合燃料电池系统研发(北京)有限公司,业务涵盖燃料电池发动机研发、生产、销售,与东风、长安、南京江宁区成立中汽创智公司,注册资金160亿元,氢燃料动力作为核心研发业务之一,目前已成功开发120千瓦级电堆。

东风公司技术中心前瞻研究中心承担了多项国家、省部级及公司级氢能技术研究重点课题。2018年联合15家单位牵头承担国家重点研发专项《全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发》,开发国内首款全功率燃料电池汽车。2022年,《全功率燃料电池整车及系统关键技术开发与应用》项目荣获中国汽车行业最高级别的科学技术奖——“中国汽车工程学会科技进步奖一等奖”,具备基础材料、关键部件、电堆、系统研发与测试能力,开发燃料电池系统平台功率覆盖20~300kW,满足全系列乘用车和商用车需求。

在氢能源生产和应用方面,能源央企底蕴丰厚,经验丰富。近年来,央企围绕氢能国家重点项目、重要基础设施、产业链强链补链重点领域,解决产业发展瓶颈,加快推动培育壮大氢能产业。

中国石化全链条布局氢能技术研发和应用,打通了氢气的制备、提纯、储运、终端加注全产业链,年产氢气约占全国的12%,建设和运营加氢站的数量位居全球首位。

中国化学工程探索建立了由企业内部科研院、设计院和投资公司组成的产业投资协同模式,组织实施未来产业孵化与加速计划,提前布局,进行示范项目的建设与推广,以期在氢能产业发展过程中把握先发优势。

东方电气集团深耕氢获取、氢储存、氢加注、氢应用四大领域,推进氢能全产业链发展,与国内产业链上下游优势企业一道,打造自主可控的氢能全产业链生态。

标准对于氢能产业发展具有基础性作用。近年来,国家能源集团发起设立中国氢能联盟,开展氢能领跑者行动,发挥标准治理效能与创新迭代协同;所属国华投资(氢能公司)牵头或参与修订和制定国标8项,参与国际标准制定1项,引领了国内加氢站标准体系建设,立项和发布30余项氢能行业和团体技术标准,牵头发布全球首个《低碳氢、清洁氢及可再生氢标准及评价》,促进氢能产业高质量发展。

要实现氢能产业的长期健康发展,安全问题是重中之重。在这方面,相关央企也进行了探索和实践。

一些央企在技术和数字化手段方面进行了探索。

中国化学工程有关负责人向《国资报告》记者表示,他们和相关机构合作研发的常温常压有机液体储氢技术,通过无毒、无味、化学性质稳定的储油在常温常压条件下储存和运输氢气,解决了氢气在储存和运输方面的难题,可以实现在常温常压下利用管道、槽车等方式运输,不仅解决了安全运输的问题,而且实现了氢能储运稳定性和经济性的提升。

国家能源集团树立数字化平台提高安全保障能力,打造了“氢瞰”氢能产业监管平台与“氢佳”数字化运维系统,连通氢能“制-储-输-用”产业链数据,实现氢能产业信息可视化管理、流向跟踪管控、实时监测预警、要素数据融合、科学研判未来发展,利用数字化赋能氢能安全发展。

相关的安全管理规范也在不断完善之中。

中国华电加快氢能等新业态安全管理制度体系建设,适应新形势新要求,构建系统完备、科学规范、内容简明、运行有效的安全管理制度体系。

三峡集团所属上海勘测设计研究院和三峡集团质量安全监督检查中心充分发挥专业化平台的支撑作用,编写集团《氢能项目监督检查大纲》,开展了氢能项目建设期的质量安全监督检查,规范工程建设质量、安全管理行为,排查质量安全风险,及时发现并督促排除隐患,保证氢能工程建设顺利进行。

氢能产业热仍需规范有序发展

当前,氢能产业方兴未艾。为促进氢能产业规范有序高质量发展,2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》)。《规划》提出,到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。

2023年5月5日,国务院国资委相关负责人在氢能应用现代产业链高质量发展推进会暨专家咨询委员会成立大会上透露,下一步,国务院国资委将指导推动中央企业加大氢能等战略性新兴产业布局力度,加快氢能产业技术创新体系构建,加强氢能基础设施建设,加大重点领域的应用示范,培育多元氢能应用生态。通过创新驱动、基础支撑、示范引领、需求牵引,支撑构建完整的氢能供应链和产业体系,助力碳达峰碳中和目标实现。

在政策助力和国资委推动下,相关央企进一步明确了氢能产业的发展规划,助力氢能产业健康有序发展。

中国一汽表示,以燃料电池乘用车和商用车为业务主线,布局燃料电池发动机、燃料电池电堆、氢燃料内燃机三大技术平台,开展技术攻关,力争到2030年达到国内领先、国际先进水平。

东风公司表示,“十四五”期间,东风公司将持续加大在燃料电池核心技术攻关与产业化方面投入力度,实现平台化、模块化产品开发,突破关键材料技术、制备工艺技术,构建自主掌控的氢能产业链,实现燃料电池技术行业领先与整车规模化示范运营,为氢燃料电池汽车产业化做好准备,为我国早日达成“双碳”目标贡献央企力量。

国家电投表示,氢能装备方面,将进一步加快技术攻关、产业化布局和氢能基地建设,争取到2025年底,氢能装备实现100%国产化和自主化,燃料电池产品线产能达到10000套/年以上,并实现产品成本的大幅度下降,PEM电解水制氢装备产能达到1吉瓦,满足国家电投绿电转化产业对于制氢装备的需求。绿电转化产业方面,国家电投将积极与产业链上下游企业加快合作,形成绿色油气的技术创新、生产制备及产品交付联合体,依托国家电投新能源优势,并通过绿氢进一步向下游转化,快速形成基于大基地新能源开发的规模化绿色油气供给能力。

目前,氢能全产业链仍存在成本较高的问题,制约了氢能在相关领域的大规模应用,多数项目落地仍需依赖政府补贴。对此,下一步,东方电气集团相关负责人表示,将通过产品性能提升、国产化替代、规模化制造等方式加快降本步伐,逐步摆脱补贴依赖,提升产品市场竞争力。

规模化前夜须警惕无序竞争和产能过剩

我国氢能产业仍處于发展初期,相较于国际先进水平,仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高,支撑产业发展的基础性制度滞后,产业发展形态和发展路径尚需进一步探索等问题和挑战。

围绕氢能产业发展的科技创新问题,张建红建议,大力支持氢能技术研发和自主创新,组建氢能产业创新联合体,围绕产业链开展科技攻关和商业模式创新,在此基础上依托大型能源企业成立联合研发和推广应用平台。同时,发挥氢能产业链链长作用,整合央企资源并吸纳社会力量广泛参与和协同攻关,聚焦核心技术,加快突破薄弱环节,为新技术新产品的推广应用提供成熟的产业依托和试用平台。

开展交流合作可以进一步拓宽氢能产业发展的格局和视野。刘玮建议,加快推动氢能国际合作,加强与国际先行国家和经济体开展氢能政策、技术和项目交流,推动氢能国际供应链建设。

值得注意的是,在氢能产业倍受关注的同时,一些地方盲目跟风、同质化竞争的苗头有所显现。据不完全统计,目前,我国已有20多个省份、60多个地级市发布氢能规划,规划的产业规模达上万亿元,并已建成了30多个氢能产业园区。当前,各地争相大规模发展氢能,规划的燃料电池、车、站的数量远超市场容量,产业趋同、产能过剩的风险有所加大。

针对上述问题,张建红建议,应做好顶层设计,瞄准“双碳”目标,规范引导和有序推动中央企业结合自身优势和发展战略加大氢能产业布局力度。

为避免一哄而上,加强战略引领是题中之义。国资委规划发展局有关负责人表示,国资委正在部署推进行动方案,充分发挥链接宏观经济和微观市场主体的优势作用,指导中央企业科学有序布局发展氢能产业,打通产业政策落地“最后一公里”。研究形成一揽子支持政策,筹设产业发展专项基金,针对战略性新兴产业发展拿出实干有效的“国资央企解决方案”。

相关专家分析,中央企业氢能等有关产业发展指导文件的出台,将首次从央企层面对于某一产业发展作出顶层设计,是国资央企牢记“国之大者”,主动提高核心竞争力、增强核心功能的重要体现。可以预见,将规范引导、有序推动中央企业结合自身优势和发展战略加大产业布局力度,提高科技创新水平,助力传统产业转型升级,战略性新兴产业高质量发展。

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