氫能產業面臨“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，所有新能源技術和產品在發展初期都曾面臨‘產品性能差-客戶滿意度低-市場需求少-投資意愿低-技術進步慢-難以產業化’的‘死亡谷’困境。”
日前，管理咨詢公司波士頓咨詢（BCG）聯合中國科學院院士、國際氫能與燃料電池協會理事長歐陽明高院士團隊共同發布的《中國氫能產業展望》（下稱《展望》）作出上述表述。
《展望》指出，綠氫產業需要在價值鏈、產業鏈、技術鏈三方面的融合推進下突破“死亡谷”，促進氫能產業走向“產品性能優-客戶滿意度高-市場需求大-投資意愿高-技術進步快-產業化加速”的正向循環。
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源。伴隨著碳中和成為全球關注的重要議題，氫能的系統性發展備受關注。
雖然面臨“死亡谷”困境，但氫能行業前景被看好。《展望》指出，氫工業、氫交通、氫儲能等每一種場景的商業化，都將推動萬億級市場的遞進增長。
工業是氫能規模最大的應用領域。國際能源署（IEA）數據顯示，2021年全球氫需求量超過9400萬噸，其中超過99%來自工業領域，石油煉化應用超過4000萬噸，此外還有合成氨、甲醇制備和冶金等。
近年來，隨著工業脫碳趨勢的發展，綠氫替代灰氫的趨勢逐漸顯現。灰氫是指以化石燃料為原料制氫以及工業副產制氫；綠氫是通過可再生能源電解水制氫。
據IEA統計，2021年全球因制氫過程產生的碳排放量超過8.3億噸，工業領域勢必逐漸由灰氫轉向綠氫。
《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濟性。據IEA預測，基于2050年凈零排放情景，全球綠氫將在2030年實現平價，平準化成本約為1.5-4美元/千克，基本與灰氫相當。
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、電耗水平優化和碳稅的出臺。
在綠氫制備領域，目前主流技術為堿性電解水制氫和質子交換膜制氫。《展望》指出，這兩種技術相對成熟，但都不是為了綠氫場景所設計，而是來自氯堿、船舶、汽車等行業，技術特點均無法完全適應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電，在應對電力間歇性、波動性方面仍有很大優化空間，”波士頓咨詢公司董事總經理、全球合伙人王海旭對界面新聞表示。
清華大學教授楊福源也對界面新聞補充道，“為應對這一問題，歐陽明高院士團隊提出了多槽混聯的方式，通過不同功率電解槽的多種組合，匹配可再生電力的動態變化。”
除工業這一最大的應用領域外，氫能交通是氫能應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。據生態環境部數據，道路交通領域占據了中國整體碳排放的9%。
過去數十年間，交通行業在持續通過電動化進行脫碳轉型。上述《展望》指出，在難以電動化的領域，如重載卡車、航運和航空，氫能應用應運而生，其中最受關注的終端應用是燃料電池汽車。
“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成本的優化，預計燃料電池汽車的總體擁有成本（TCO）將顯著改善。
《展望》認為，燃料電池汽車發展的關鍵驅動因素主要包括四點，分別為燃料電池技術的進步、配套基礎設施的發展、氫燃料成本的降低以及政策支持。
《展望》預計，2030年以前，中國終端加氫價格有望降至35元/千克以下，實現與燃油重卡的成本持平。
在“雙碳”背景下，可再生能源發電將大規模發展，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，氫儲能系統由于具備大容量、長周期、清潔高效的特性，被認為是能夠良好匹配可再生能源電力的儲能方式。
氫儲能的核心表現為“電-氫-電”之間的能量轉換。在此過程中，富余的可再生能源發電通過電解制氫系統制備氫氣，將氫氣儲存下來后，再用于燃氣輪機或燃料電池發電，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，并在工業和交通等多領域得到利用。
從產業化角度看，當前氫儲能的總體經濟性依然較差。《展望》指出，目前國內氫儲能系統的初始投資高達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。
“盡管在技術和成本等方面仍存在一定挑戰，但氫能的能源化應用場景正在迅速發展，并帶動產業的大規模增長。”王海旭稱，目前在燃氣輪機的摻氫和純氫發電、鍋爐的摻氫摻氨發電、燃料電池熱電聯供等領域，已有豐富的探索和商業實踐。
(責任編輯：子蕊)
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氫能
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