21V财经丨氢酷冬奥!当氢能客车在冬奥村穿梭时,氢能社会离我们还有多远?

21V财经林典驰,实习生,柳润瑛 2022-02-03 08:00

日前,一辆辆氢能源客车缓缓行驶,运送1099名演练运动员到张家口太子城高铁站站台。冬奥会期间,这样的氢能源客车将会投入多达710辆,而在此之前,张家口的氢能源车已经平稳运行三年有余,累计运行里程已超过2100万公里,载客量超过6500万人次。

这也是冬奥会首次出现氢能汽车的身影,相较于遍布大街小巷电车、油车,氢能源车显得更加神秘。本期21V财经就将为大家揭开冬奥会氢能神秘面纱,探讨氢能未来发展。

氢能供应链助力绿色冬奥

氢能供应链由氢制取、氢储运、氢加注三个环节构成。据不完全统计,北京冬奥会氢能供应商多达33家。

并非像初中化学课本简单通过电解水获取氢气,在现代化工产业,制氢工艺分为,化石燃料制氢、工业副产氢、电解水产氢。

以化石能源为原料,通过甲烷蒸汽重整或自热重整等方法制造的氢气,称之为灰氢。

蓝氢是灰氢基础上将生产过程中的二氧化碳通过碳捕捉或者碳封存手段处理,本质上都不是清洁能源。只有电解水产生的氢气才能实现零排放,也就是绿氢。

美锦能源(000723.SZ)参股的京辉气体是北京冬奥会氢气供应商之一,具有800m3/h的天然气制氢装置、500m3/h的水电解制氢装置,氢气年产量1200万m3/h。公司在房山建设的二期产业园占地86.6亩,总投资额约5.5亿元,用以满足首都日益增长的氢能源需求。

滨化股份(601678.SH)和氢燃料电池巨头亿华通(688339.SH)联合投资的张家口海珀尔利用当地便利的光伏和风电资源生产”绿氢“,全程零碳排。满负荷产量一天四吨氢气,能够满足400多辆氢燃料电池大巴一天的需求,也是张家口冬奥会氢气保供单位之一。

氢气是最轻的气体、密度极小又脾气火爆(易燃易爆),这加大了运输的难度。气氢拖车是最为广泛的一种氢运输方式,冬奥会期间,京辉气体将使用 300 辆专门运输氢气的运输车。中集安瑞科(HK3899)也为北京冬奥会提供了30多台氢气管束式集装箱、10多台50MPa储氢瓶组。

氢能产业各环节的企业都有参与加氢站建设,加氢站承担着2022冬奥会的氢燃料电池车能源保供责任。2021年初,中国石油在张家口崇礼投运河北太子城服务区加氢站,加出保障冬奥氢能“第一枪”。截至目前,中国石油、海珀尔、中集安瑞科等多家企业联合建成了16座加氢站,可有效满足冬奥会绿色交通氢能需求。

氢能汽车的“心脏”——氢燃料电池

2021年12月15日,30辆搭载“氢腾”FCS80燃料电池系统的宇通氢能大巴正式在北京交付。该款氢能客车续航里程达630公里,最快10分钟加满氢气,能实现零下30摄氏度低温启动,满足北方城市低温运行要求。

同年11月12日,丰田与北京汽车、亿华通合作开发的北汽福田氢燃料电池巴士也将在本届冬奥会上投入使用。

相较于传统燃油车辆,氢能客车每行驶100公里,可减少约70公斤二氧化碳排放。

此次氢腾燃料电池系统则拥有材料级全自主化技术,其关键材料如催化剂、扩散层、质子膜、膜电极和双极板均实现自主可控,并在电堆组装、系统集成以及零部件控制工艺方面拥有完整的自主知识产权。

整体来看,我国燃料电池系统已基本实现国产化,国产化率已接近80%,部分关键材料,如质子交换膜、气体扩散层,催化剂等零件需要依赖进口。

随着国产化替代加速,燃料电池成本有望进一步下降。上汽集团旗下捷氢科技披露的数据来看,第五代燃料电池系统的成本是第三代成本的40%以下,电堆核心材料的技术自主化掌握与国产化生产实现对燃料电池的成本下降效果尤为明显。

“氢”舟已过万重山

北京冬奥会的示范应用,将会提升企业和地方政府对氢能应用的信心。截至目前,已有超过20个省市发布氢能相关政策规划,明确2025年~2030年氢能发展目标。

氢能如果要成为一种新兴能源被大众接受,并在能源结构中占有一席之地,降本增效将起到决定性作用。

氢燃料电池汽车被认为是发展前景最为广阔之一,但目前氢能源车发展仍处于商业化早期,与新能源车补贴政策不同的是,国家是按照其目标完成情况采取“以奖代补”鼓励氢能源。不难看出,国家对氢燃料电池的定位是电动化的补充,毕竟制氢的电价不可比充电的电价还便宜。水电解制氢0.3元/度电价下碱性制氢成本约20元/kg,而用化石燃料制氢成本仅为约12.64元/kg。

经济性考虑下,化石燃料制氢占氢气总产能6成以上,电解水占比不足百分之二,成本和经济性大大制约了绿氢的发展。

不过随着可再生能源电力成本下降和设备降本以及技术进步驱动绿氢平价。2050年,绿氢供应占比有望达70%。

与此同时,出于经济因素考量,氢储运应改变现在单一气氢拖车单一运输模式。液氢槽车储运在长距离运输上有很强的竞争力,单台单车有效氢气运输量可提高10倍有余,可减少槽车及人员配置,尽管会带来更高的液化成本,但提高的幅度并不大。

总的来说,可靠、低廉的氢能供应、储运和加氢站的建设与维护将会是氢能产业大规模发展的限制性环节。各个地区因地制宜氢制取、氢储运、氢加注三大环节,规范审批管理制度,探索健全盈利模式,才能有效突破氢能发展瓶颈。

(作者:林典驰,实习生,柳润瑛 编辑:21视频)