氢能也分颜色，相较于利用化石燃料生产的灰氢，利用可再生能源电解水获得的氢被称为绿氢，由于其全生命周期几乎没有碳排放，因此成为氢能最理想的应用形态。绿氢是碳中和目标下未来能源体系的重要支柱，被称为“绿色石油”。近年来，我国绿氢产业发展按下快进键。
数据显示，目前我国累计规划建设绿氢项目超400个，合计规划绿氢产能突破800万吨/年。氢能企业加速融资，制氢装备成本不断降低，氢能应用场景持续拓展，绿氢正在撬动未来能源版图的跑道上加速滑行，但起飞的临界点还未到来。
●本报记者郑萃颖
国产绿氢快速上量
2023年6月，我国首个万吨级光伏制氢项目——中国石化新疆库车绿氢示范项目成功贯通绿氢生产、输送、利用全流程，成为全球规模最大的光伏制绿氢项目。该项目满负荷运转时，可以将库车丰富的日照资源转化为每年2万吨的绿氢产能，就近供给中国石化炼化公司，替代炼油过程中使用的灰氢，预计每年将减少二氧化碳排放48.5万吨。
在山东省青岛市胶州市李哥庄镇毛家庄村，当地利用1800亩坑塘水面建设“渔光互补+制氢”项目，这是山东省首个光伏配建制氢项目，按计划将于今年底全容量并网。该项目制成的绿氢有望实现“就近用氢”，降低周边产业成本，预计每年将减少碳排放16万吨。
隆基绿能副总裁、首席可持续发展官张海濛近日在巴库气候大会上发言时，将绿氢形容为推动更加清洁、高效、可持续的能源体系发展的重要引擎。他认为，绿氢将助力工业生产环节完成深度脱碳的任务。
迄今为止，在全球计划开发的绿氢产能中，约三分之一是在过去一年中增加的。中国作出最终投资决策的绿氢项目产能已占同时期全球规划产能的40%以上。国际能源署(IEA)今年10月发布的《全球氢能评论(2024)》称，得益于清洁能源生产设备大规模制造方面的优势，中国拥有全球60%的电解槽制造产能。电解槽作为绿氢生产的最核心设备，就像光伏行业的光伏板、电动汽车行业的新能源电池，决定了绿氢生产规模。
“中国已有200多家服务于制绿氢的电解槽制造商，并且绿氢项目数量持续增加。”碳能科技董事长、天津大学教授康鹏对记者表示。
中国21世纪议程管理中心全球环境处处长张贤告诉记者，截至2023年底，我国累计建成运营绿氢项目近60个，覆盖21个省份，近3年内绿氢投产项目主要集中在工业和交通领域，其中工业领域绿氢产能占总产能的比例接近70%。
在化工领域，根据亚化咨询的盘点，2023年至2024年，国内将绿电、绿氢及化工生产耦合发展的项目，包括新疆天池能源煤制天然气项目、新疆山能化工准东五彩湾煤制烯烃项目、中煤条湖煤制天然气项目、国家能源集团包头煤制烯烃升级示范项目等，均配备了电解水制氢装置。
氢能在我国未来能源版图中占据重要位置。《中华人民共和国能源法》首次将氢能纳入国家能源管理体系。2022年我国出台的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出，到2025年，可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，实现二氧化碳减排100-200万吨/年；到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，有力支撑碳达峰目标实现。
“2030年和2060年，中国绿氢在氢能产业中占比将分别达到8%-15%和75%-90%，二氧化碳减排规模将分别达到1亿吨/年和16-18亿吨/年。”张贤认为，氢能是实现“双碳”目标的关键能源之一。
绿氢制备成本下降
高工氢电产业研究所(GGII)数据显示，截至2024年10月底，国内在建及规划中的绿氢项目对应的电解槽市场需求超过1000亿元，电解槽及核心材料市场迎来爆发式增长。
IEA发布的报告称，多家中国太阳能电池板制造巨头纷纷涉足电解槽制造领域，它们目前约占中国电解槽制造产能的三分之一。“中国持续扩大电解槽制造产能，预计将降低电解槽生产成本。”国际能源署写道。
近日，阳光氢能智能制造中心正式建成投产。2024年10月末，隶属于天合集团的江苏天合元氢科技在扬州投资的制氢装备生产基地投产。隆基氢能2023年推出首套单槽产氢量达到3000标方/小时的碱性电解槽，并发布统计数据，称其制氢产能占国内总产能的两成。
“电解水制氢整套设备的单价，从去年的1000万元，降至今年的600万元左右。其核心部件电解槽的单价从去年的600万元降至今年的300万元左右。”康鹏告诉记者。
一位业内人士表示，绿氢生产设备价格下行主要原因在于规模化生产和技术进步，同时也来自同业价格竞争和阶段性供需失衡。同时，绿氢生产厂要控制项目总投资，导致目前上游电解槽制造商利润微薄。
来自券商的行业研究数据显示，今年1月至11月，已公开招标电解槽的绿氢项目共17个，电解槽合计招标量1.2GW，已超去年全年水平，近期招标落地提速。2024年项目第一中标候选人的碱性电解槽平均价格和价格中位数分别为680.6万元/套、616.3万元/套。
“有的电解槽企业竞标价格与成本几乎持平。最低价竞标使得一些企业选用更便宜的零部件、电极等材料，影响到电解槽产品质量。一些绿氢项目运行以来，工人一直在调试设备，有的电解槽甚至需要返厂维修三四次。”上述业内人士称。
清洁电力价格和硬件设备价格构成了绿氢制备的主要成本。应对价格压力，一方面，需要上游绿氢设备企业实现技术突破。例如，通过改进核心材料，提升电解槽能效和单体产氢量。康鹏表示，碳能科技通过研发生产先进的电极和隔膜材料，降低制氢的用电量，同时使得电解槽小室数减少。“去年主流厂家生产1立方米氢气需要4.5度直流电，今年多数降到4.3度甚至4度直流电；以前产氢量1000标方/小时的电解槽需要360个小室，现在只要260个甚至220个小室，减少了电解槽部件，从而大幅降低造价。”康鹏说。
另一方面，绿氢项目方需要更廉价的清洁电力作为生产能源。“目前新的绿氢项目开始大比例采用波动性绿电，有的项目则建设专线，将自建光伏电厂的电力输送到制氢厂用于生产。这省去了绿电上网费用，制绿氢的电力成本可以节约一半。”康鹏说，这类“源网荷储一体化”(指电源、电网、负荷和储能四个环节整合在一起协同工作)项目仍需要大幅改进传统电解槽技术，以适应风光能源的波动性，同时配备储氢、储能装置，提升绿氢制备系统的安全性和效能。
张贤表示，现阶段绿氢相比灰氢仍无价格优势。“目前灰氢成本为10-20元/公斤，绿氢和网电制氢成本均为30元/公斤左右。从未来发展趋势看，考虑到低碳技术的学习曲线效应，绿氢成本将大幅降低。到2030年，绿氢成本将下降约40%；到2035年前后绿氢将具有市场竞争力。”张贤说。
推动形成价格激励机制
张海濛表示，全球对绿色产品的认定标准仍不统一，使得低碳产品难以获得绿色溢价，无法与高碳产品进行竞争。例如，在钢铁行业，灰氢炼钢的生产成本远低于绿氢炼钢，钢铁企业很难因为使用绿氢获得产品溢价。碳税的惩罚措施无法形成闭环，削弱了企业采用绿氢的动力。
“在国际上，对于利用绿氢生产的甲醇和合成航煤等绿色化学品，买方可给予高达百分之百的产品溢价，形成足够的市场推动力。而目前国内绿氢制成的化工产品，还没有享受到足够的价格激励机制。”康鹏告诉记者。
一位从事新能源投资与开发的业内人士表示：“绿氢产业刚刚起步。氢能的储运问题没有解决，应用端需求也没有提升，整个产业发展难以被带动起来。”
目前，绿氢主要用于工业生产和交通运输领域。在工业生产方面，绿氢既被用作燃料，也被用于制造化学品，未来用绿氢制甲醇、制氨的项目有望增加。在交通运输方面，氢燃料车辆、船舶、无人机的研发正在加速推进。
据GGII统计，今年1-10月国内燃料电池汽车上牌量合计达到5723辆，同比增长29%。其中，燃料电池客车848辆，占比14.8%；燃料电池专用车4874辆，占比85.2%，主要为燃料电池重卡(3385辆)。同时，山西吕梁、重庆、北京、河北唐山、湖南湘潭等地已为部分氢能车辆放开路权。
氢能无人机正在进入货运、巡检、救援等领域。在今年的珠海航展上，哈工大重庆研究院氢动力及低碳能源研究中心下属翌翔团队开发的青鸥30B无人机亮相，这款氢动力复合翼长航时无人机于今年初正式定型，现已开始定制化批量生产。国内首架配置氢动力系统的FC30大疆运载无人机近日在浙江舟山实现跨海岛物资运输飞行，该无人机的氢动力系统由浙江氢航科技股份有限公司研制生产。今年3月，我国首列氢能源市域列车在长春的中车长客试验线开展运行试验，其每公里实际运行平均能耗仅为5千瓦时。9月，由中车青岛四方股份公司自主研制的氢能源智能城际动车组CINOVA H2正式发布，该车最快运行速度可达200公里/小时。
张贤表示，降低氢能产业成本分为四个环节，除了制氢、用氢，还有运氢、储氢。氢能储运环节可将绿氢的生产端与需求端连接起来。
业内人士表示，目前中石化、中石油等企业正在加大氢能投资，布局加氢站，推动天然气管道掺氢运输。为推动我国绿氢产业顺利发展，需不断激发上游制造企业创新潜能，在交通运输领域完善配套设施，解决氢能储运痛点，培育市场需求。
来源：中国证券报
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