2021年我國(guó)氫能存儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來前景分析

2021年我國(guó)氫能存儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來前景分析一、氫能存儲(chǔ)成行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵隨著中國(guó)已經(jīng)向世界承諾2030年實(shí)現(xiàn)"碳達(dá)峰"，2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”，綠色能源已經(jīng)成為未來我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展的重要著力點(diǎn)。在這種背景下,中央到地方各個(gè)政府都提出了很多關(guān)于氫氣發(fā)展的政策。氫能的發(fā)展被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要發(fā)展路徑之一。據(jù)中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)氫能產(chǎn)量突破2500萬噸，同比大增13.6%，而2021年上半年國(guó)內(nèi)氫氣產(chǎn)量同比2020年增加了25%，其中利用新能源制氫的比例，同比提高了30%。而相對(duì)的，氫氣易燃易爆的性能決定了安全的使用氫氣必須是氫氣廣泛推廣的前提，因此如何找到優(yōu)異的氫儲(chǔ)能材料或者方法把制得的氫氣進(jìn)行合適的保存是目前氫能推廣的關(guān)鍵問題之一。二、氫能存儲(chǔ)的上下游產(chǎn)業(yè)鏈相較于以鋰電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能，氫儲(chǔ)能在能量密度、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)上具有較大優(yōu)勢(shì)，在能量轉(zhuǎn)換效率、響應(yīng)速度等方面則相對(duì)較差。當(dāng)新能源發(fā)電占比較低時(shí)，現(xiàn)有的輸配電網(wǎng)絡(luò)尚可支撐電能的跨地區(qū)轉(zhuǎn)移，而隨著新能源逐漸替代傳統(tǒng)的化石能源裝機(jī)，能量在空間上的不均衡性將愈發(fā)明顯。而氫能儲(chǔ)能作為行業(yè)發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，在空間上的轉(zhuǎn)移也更為靈活，氫氣的運(yùn)輸不受輸配電網(wǎng)絡(luò)的限制，可實(shí)現(xiàn)能量跨區(qū)域、長(zhǎng)距離、不定向的轉(zhuǎn)移。可根據(jù)需要滿足數(shù)天、數(shù)月乃至更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能需求，從而平滑可再生能源季節(jié)性的波動(dòng)。而從上游氫氣生產(chǎn)情況來看，由于電解水制氫在國(guó)內(nèi)的成本較高，因此僅占國(guó)內(nèi)氫氣總產(chǎn)量的1%左右，而國(guó)內(nèi)主流的生產(chǎn)方式以煤制氫為主。煤制氫技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于成本較低，但是煤炭制氫技術(shù)的問題在于煤制氫工藝二氧化碳排放量約是天然氣制氫的4倍，不符合氫能綠色低碳能源的要求。且無論是天然氣制氫還是煤制氫，都會(huì)遇到反應(yīng)不完全所殘留的一氧化碳、二氧化碳等雜質(zhì)。若要符合燃料電池要求的氣體標(biāo)準(zhǔn)，還需要再進(jìn)一步提純，這就導(dǎo)致煤制氫技術(shù)的成本進(jìn)一步增加，同時(shí)也造成了運(yùn)輸難度加大。隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來電解水制氫方式的成本下降空間依然較大，制氫方法的降本增效將推動(dòng)氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的提升。三、氫能存儲(chǔ)方式對(duì)比目前氫氣存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)闹饕щy有兩點(diǎn)，氫氣是世界上密度最小的氣體，體積能量密度較低，擴(kuò)散系數(shù)較大；另外氫氣的燃點(diǎn)較低，爆炸極限寬，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)過程中的安全性也有極高的要求。氫氣儲(chǔ)運(yùn)可分為氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)以及固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)三種方式。其中，氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的成本較低、充放氫速度較快，但儲(chǔ)氫密度與運(yùn)輸半徑較為有限；液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的儲(chǔ)氫密度較大，但設(shè)備投資與能耗成本較高。固體儲(chǔ)氫就是把氫氣要么吸附在吸附劑中，此為物理吸附，主要依靠吸附劑分子與氫氣分子之間的范德華力，這種力非常微弱，這種超臨界吸附一般都需要很低的溫度，因此目前固體儲(chǔ)氫還是處于學(xué)術(shù)研究階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。目前儲(chǔ)氫瓶+長(zhǎng)管拖車是應(yīng)用最為廣泛的氫氣儲(chǔ)運(yùn)形式，所需的運(yùn)輸成本與基礎(chǔ)設(shè)施投入相對(duì)較低，但運(yùn)輸規(guī)模與運(yùn)輸半徑也較為有限。四、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程依然漫長(zhǎng)目前被市場(chǎng)上關(guān)注最多的氫能應(yīng)用領(lǐng)域主要是燃料電池汽車，相較于鋰電池，氫燃料電池在續(xù)航里程、加注時(shí)間、低溫適應(yīng)性上具有一定優(yōu)勢(shì)，更適用于長(zhǎng)距離、大功率的商用車場(chǎng)景。數(shù)據(jù)顯示2019年之后國(guó)內(nèi)燃料電池車銷量呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，2021年上半年燃料電池車銷量為479輛，預(yù)計(jì)全年銷量約為1500輛。其中氫燃料電池汽車主要以物流車為主，但是現(xiàn)階段氫燃料電池客車/物流車的經(jīng)濟(jì)性明顯落后于純電動(dòng)汽車，隨著氫燃料電池技術(shù)的進(jìn)步以及氫氣制取、儲(chǔ)運(yùn)成本的下降，長(zhǎng)期來看氫燃料商用車生命