近日，國內(nèi)首次高壓力多管材氫氣輸送管道中間過程應用試驗完成，為我國今后實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的遠距離純氫運輸提供技術支撐。將來，氫能或有十萬億元級市場。
試驗平臺由國家管網(wǎng)集團自主搭建
本次試驗分為充氫測試和純氫爆破測試兩個階段，是國內(nèi)首次對DN250口徑、6.3MPa輸氫非金屬管道和在役金屬管道進行的在線測試，試驗管道尺寸及試驗壓力均超過國內(nèi)已建純氫管道主要運行指標，也是國內(nèi)首次對非金屬管道進行高壓純氫爆破試驗。
本次利用的試驗平臺是國內(nèi)首個多介質、多材質、多尺寸管道試驗測試平臺，能滿足純氫、摻氫和二氧化碳管道輸送和設備設施測試要求，也是國內(nèi)首個高壓力純氫測試平臺。該平臺由國家管網(wǎng)集團自主搭建。
值得一提的還有，開展此次純氫爆破試驗的國家管網(wǎng)集團管道斷裂控制試驗場，是國內(nèi)唯一具備高鋼級、大口徑、多介質管道全尺寸爆破試驗技術條件的試驗平臺。
五大發(fā)電集團氫能布局
當前，氫能產(chǎn)業(yè)利好政策頻發(fā)，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)迎來前所未有的發(fā)展新機遇。與此同時，氫能市場迎來新活力，企業(yè)頻頻投資合作，其中以“五大四小”為代表的電力央企更是占據(jù)核心位置，紛紛押注氫能，爭當行業(yè)領頭羊角色。
國家電力投資集團、中國華能集團、中國華電集團、國家能源集團、中國大唐集團“五大”電力企業(yè)均布局氫能領域。
國家電力投資集團(下稱“國家電投”)是我國五大發(fā)電集團之一，是全國唯一同時擁有水電、火電、核電、新能源資產(chǎn)的綜合能源企業(yè)集團，也是最早發(fā)力氫能產(chǎn)業(yè)的央企之一。
中國華能集團有限公司(下稱“華能集團”)創(chuàng)立于1985年，是國務院批準成立的國有重要骨干企業(yè)，是國家授權投資的機構和國家控股公司的試點。華能集團涉足氫能，最早從旗下的中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司(下稱“華能清能院”)開始。華能清能院早在2017年就自主研發(fā)了大功率熔融碳酸鹽燃料電池技術，能夠實現(xiàn)分布式氫能發(fā)電。
中國華電集團有限公司(下稱“中國華電”)是2002年底國家電力體制改革組建的國有獨資發(fā)電企業(yè),屬于國務院國資委監(jiān)管的特大型中央企業(yè)。從2021年開始，中國華電就在源網(wǎng)荷儲一體化、多能互補綜合智慧能源、可再生能源制氫等方面進行布局。
國家能源投資集團有限責任公司(下稱“國家能源集團”)于2017年11月28日正式掛牌成立，是經(jīng)黨中央、國務院批準，由中國國電集團公司和神華集團有限責任公司聯(lián)合重組而成的中央骨干能源企業(yè)。
2021年8月，國家能源集團陜西公司與陜西咸陽區(qū)舉行光儲氫綜合應用一體化項目簽約，項目總投資20億元，規(guī)劃建設項目包括電解水制氫站及配套加氫站容量500-2000Nm3/h。
2021年9月，國家能源集團氫能產(chǎn)業(yè)項目簽約江蘇如東縣，項目總投資30億元，其中制氫投資20億元，加氫站投資5億元，生產(chǎn)線投資5億元。
2022年4月1日，國家能源集團與福建省人民政府簽約，根據(jù)協(xié)議，雙方將在煤炭儲運基地、港口鐵路建設、綜合能源服務、氫能運用、新能源開發(fā)、新能源裝備制造、清潔能源發(fā)展、低碳智慧園區(qū)等方面加強項目規(guī)劃合作，推動合作共贏，實現(xiàn)高質量發(fā)展。
2022年10月，國家能源集團打造寧夏首個氫能全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)項目，預計2023年年底建成投產(chǎn)。該項目包括兩座制氫規(guī)模達每小時2萬標立方米的制氫站，兩座加氫站及配套輸氫管線等設施，預計年產(chǎn)4509噸高純氫。
中國大唐集團公司是2002年12月29日在原國家電力公司部分企事業(yè)單位基礎上組建而成的特大型發(fā)電企業(yè)集團，是中央直管獨資企業(yè)。
2022年3月21日，東方鍋爐與大唐海南能源簽署《氫能產(chǎn)業(yè)綜合示范合作框架協(xié)議》。2022年3月26日，大唐海南氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心在?？诮遗瞥闪?。
2023年2月17日，大唐集團分別與內(nèi)蒙古自治區(qū)政府、內(nèi)蒙古能源集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。中國大唐集團規(guī)劃未來五年在內(nèi)蒙古增加投資1000億元，在風電、太陽能、綠電制氫、新型儲能、清潔煤電、煤炭、煤化工、城鎮(zhèn)供熱等領域與自治區(qū)本土企業(yè)開展全方位、深層次、多樣化合作，推動實現(xiàn)地企雙贏。
2023年5月7日，中國大唐集團新能源股份有限公司多倫15萬千瓦風光制氫一體化示范項目(制氫)環(huán)境影響評價第一次公示。項目總投資3.88億元，年操作時間8000h，達產(chǎn)后全年制氫量7059萬Nm3。
氫能爆發(fā)的臨界點在哪?
目前來看，制約氫能發(fā)展的主要因素，歸根到底就是一個字：貴。
要解決這個問題，主要依賴三個方面：第一是綠電成本的快速下降，比如異質結、鈣鈦礦替代傳統(tǒng)晶硅，目前趨勢已經(jīng)非常明顯了。
第二是制氫設備成本的快速下降。此前中國沒有專門的制氫產(chǎn)業(yè)鏈，很多制氫設備并不是專用的，而要先買別的行業(yè)的機器，改造之后才能用。但隨著近期氫能行業(yè)熱度的提升，一大批初創(chuàng)公司和上市公司紛紛入局隔膜和電解槽，未來相關設備標準化定型及量產(chǎn)后，制氫成本也會明顯下降。
第三是大規(guī)模管道輸氫的可行性。6月25日，國內(nèi)首次高壓力多管材氫氣輸送管道中間過程應用試驗完成。
對于管道輸氫，目前國內(nèi)還處于爭論狀態(tài)，擔心氫原子滲透到碳鋼里，出現(xiàn)氫脆問題。但前文也提到，現(xiàn)在德國等多個國家都在嘗試管道輸氫，也取得了不錯的效果。
那么，氫能爆發(fā)的臨界點在哪里?個人覺得，有兩個關鍵節(jié)點值得關注：
第一個節(jié)點是2030年。
還是以歐洲為例，先看消費端，目前德國境內(nèi)加氫站的平均零售價為9.5歐元/公斤，但氫能的能量密度更大，1公斤氫大概可以滿足一輛家用轎車100公里的續(xù)航需求。相比燃油車的話，當前歐洲汽油價格是1.9歐元/升，按普通燃油車百公里5個油計算，其實歐洲的氫能車使用成本已經(jīng)與傳統(tǒng)燃油車相當。
再來看供給端，2021年12月，標普全球普氏(S&P Global Platts)發(fā)布了全球首個“碳中和氫”(Carbon Neutral Hydrogen,CNH)的價格指數(shù)。他們選取了美國加州、美國海灣地區(qū)(包括得克薩斯州和路易斯安那州)、荷蘭(代表歐洲)、沙特阿拉伯(代表中東)、日本(代表遠東)、澳大利亞西部(代表澳洲)共計6個地區(qū)，算出了各地“碳中和氫”的平均出廠價格，分別如下：
比較有意思的是，此處的“碳中和氫”沒有限定氫氣制取的方式，而是限定了要使碳市場工具(如購買碳配額，CCS等)抵消掉制氫過程中的碳排放，以最終差值作為價格基準?？梢钥闯觯?個地區(qū)中，歐洲的綜合制氫成本是最高的，出廠價與零售價相差無幾，扣除運費基本就是虧的，必須要依賴國家補貼。
而如果到2030年，“氫走廊建設規(guī)劃”可以初步建成，意味著歐洲能夠以比現(xiàn)在低一半的價格使用北非和中東地區(qū)的綠氫，屆時，綠氫就可以順勢承接掉歐洲灰氫和藍氫的市場份額，整個體系就能在不依賴補貼的情況下先運轉起來，這可能是未來氫能發(fā)展的一個轉折點，出海方向上可能也會有一波機會。
第二個節(jié)點是2美元/公斤。
首先，這是一個能夠顛覆現(xiàn)有能源結構的價格。因為有燃油稅和補貼，氫能在交通領域尚有一戰(zhàn)之力，但到了工業(yè)領域就完全不夠看了。以鋼鐵冶金為例，目前我國終端氫能成本大概在60-70元人民幣/公斤左右，補貼后約40元人民幣。氫想在冶金領域完全替代天然氣或焦爐煤氣，必須要達到人民幣13元(約2美元)/公斤。這么看來，兩者差距非常大。
但換句話說，一旦拐點來臨，氫能成本低于2美元，屆時大規(guī)模替代化石能源也會變得非常迅速。
其次，2美元/公斤也是一個目力所及可以達到的價格。
對于何時能達到2美元，不同機構有不同測算。比如《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2020》就預測，到2030年，中國的綠氫成本將低于2美元(約15元/kg)，而按照清華團隊的預測，則是要到2040年之后。上述差異來主要自于大家對技術學習率的判斷，核心原因還是制氫設備初始裝機規(guī)模太小，很難基于歷史數(shù)據(jù)做出非常準確的預測。
比如，對于電解槽成本降低的預測，清華大學選取的數(shù)據(jù)來自1956年~2014年，但要知道當時大部分國家連制氫工業(yè)都還不存在，整個電解槽行業(yè)都是依附于氯堿生產(chǎn)而存在，在這種情況下學習曲線依然能夠達到18%.所以該團隊也在論文中提到，假設學習率比預計基準學習率加快50%,綠氫成本將于2030年左右低于15元/kg.
總之，科研界與產(chǎn)業(yè)界對于綠氫成本的下降潛力是沒有分歧的，區(qū)別只在于速度。事實上，即使根據(jù)一般常識來判斷，在如此小的基數(shù)下，只要稍微增加一些裝機量，綜合成本也會下降很多。
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