土豪造氫,，帶來什么機(jī)會(huì)？

Callejon · 發(fā)表于 2023-5-13 09:36:52

前段時(shí)間,，中東石油土豪們來國內(nèi)談了大業(yè)務(wù),，對石油煉化公司大手筆買買買。而除了發(fā)力舊能源之外,，據(jù)說中東土豪們也要發(fā)力新能源：在沙漠中搭建光伏板,，繼而把光伏發(fā)電用來電解水制氫，再把氫氣賣給歐洲,。實(shí)現(xiàn)從舊能源霸主到新能源巨頭的華麗轉(zhuǎn)身,。

這真的是有錢人還勤奮、還居安思危,。那這個(gè)方案可行嗎,？

電解水制氫可行嗎？

氫,，和煤炭,、石油之類可以直接開采的能源不同，它作為二次能源,，需要以各種方式進(jìn)行制取生產(chǎn),。按照來源劃分，主要可以分為三類：（奶奶）灰,、（天真）藍(lán),、（股市）綠。

灰氫,，指通過煤炭,、天然氣等化石原料以及工業(yè)副產(chǎn)來制取氫，這種方式成本低,，但碳排放相對較高,。灰氫為目前的主流,，占比達(dá)到99%左右,，包括天燃?xì)庵茪洹⒚褐茪�,、工業(yè)副氫等,。這其中，美國以天然氣制氫（95%）為主,、歐洲以天然氣制氫為主（55%）,，我國以煤制氫（60%）為主,。

全球氫氣來源

8 B' s$ D, d, X0 U2 E' k# C4 u. }

藍(lán)氫，是指在灰氫生產(chǎn)過程中,，加入了“無碳”技術(shù),，包括碳捕捉、利用,、封存等,，從而實(shí)現(xiàn)了低碳甚至零碳排放。這種方式大概會(huì)提升成本10%-40%,。

綠氫,，是指電解槽制取的氫，它的特點(diǎn)是所使用的電能,，主要是光伏,、風(fēng)電等可再生清潔能源。還有用核能生產(chǎn)的氫,，被稱為（芭比）粉氫,，規(guī)模可以忽略不計(jì),。

綠氫規(guī)模小,，也不是沒有原因的。相比之下,，能源效率不高,，在55%左右，低于灰氫,；最終產(chǎn)品的成本也比較高,，目前是14-27元/kg，而灰氫僅為9.5-15元/kg,。

灰藍(lán)綠氫的對比,，來源：華安證券

: f. h7 N; L! @( i

又貴又不好用，那么為什么要發(fā)展綠氫呢,？

發(fā)展綠氫的必要性,，毫無疑問，是“碳排放”,，時(shí)代規(guī)則的變化來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著全球碳稅的推廣,、ESG標(biāo)準(zhǔn)的普及,，能源轉(zhuǎn)型是大趨勢。如果要在全球做生意,，就必須接受新規(guī)則,。這也是中東土豪們“居安思危”的出發(fā)點(diǎn)。

發(fā)展綠氫的可行性有三：首先,，發(fā)展綠氫可以驅(qū)動(dòng)能源行業(yè)從“資源壟斷型”向“技術(shù)提升型”發(fā)展,。

其次，發(fā)展綠氫,，也是完成光伏普及的拼圖之一,。光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性，是“打娘胎”里帶來的,。因此,，必須有儲(chǔ)能作為配合，而氫就是儲(chǔ)能的方式之一,。把光轉(zhuǎn)換為電,，再把電轉(zhuǎn)化為氫，看似流程繁瑣,、能源效率降低了,，但是，考慮到光照資源是白白來的,，只要轉(zhuǎn)化成本可控,，何樂不為呢。

再次,，綠氫如果能完成對灰氫的取代,，存量空間，也足夠吸引人,。商用車用氫價(jià)格在25元/kg以下,，就會(huì)對柴油體現(xiàn)出成本優(yōu)勢；工業(yè)用氫價(jià)格在15元/kg以下,，也會(huì)體現(xiàn)出成本優(yōu)勢,。

這就是“歷史進(jìn)程和個(gè)人奮斗”的產(chǎn)業(yè)故事。但,，關(guān)鍵還是在于,，綠氫的技術(shù)性價(jià)比，何時(shí)體現(xiàn),？

成本如何下降,？

綠氫制取的成本大頭是“電費(fèi)”。通過測算可以發(fā)現(xiàn),，當(dāng)電解水制氫所用的電力成本到達(dá)0.15元/度的時(shí)候,，綠氫的單位總成本就會(huì)和灰氫差不多。這就意味著,，灰氫會(huì)被綠氫取代,。

綠氫成本彈性測算,，來源：華安證券

6 e7 N2 z& y3 ^

電力成本的下降，主要得益于光伏電池技術(shù)發(fā)展,。地面光伏發(fā)電的LCOE度電成本,，在1800小時(shí)下，已經(jīng)達(dá)到0.2元/度,，隨著硅料價(jià)格下降,、電池效率提升，這個(gè)成本還會(huì)繼續(xù)下降,。而中東等日照充足的地方,，光伏發(fā)電也會(huì)更加有效。

國內(nèi)例如寶豐能源公告資料顯示,，公司“國家級太陽能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目”綜合制氫成本可以控制在1.54元/ m3,，折合17元/kg，相對于天然氣制氫,，已經(jīng)體現(xiàn)出成本優(yōu)勢了,。

而除了電力成本下降之外，綠氫成本的下降,，也得益于生產(chǎn)設(shè)備“電解槽”的技術(shù)迭代：

一方面,，電解槽使用壽命不斷延長，報(bào)告顯示,，當(dāng)電解槽工作時(shí)長從2000小時(shí)增加到4000小時(shí),，就會(huì)對氫氣總成本帶來4.6%下降。另一方面,，通過技改降低耗電量,。隆基發(fā)布的電解槽新品，就使得耗電量下降了20%,。

在提效方面,，則是一個(gè)更值得關(guān)注的領(lǐng)域，新技術(shù)取代成熟品：質(zhì)子交換膜,、固體氧化物等新技術(shù),，取代堿性電解槽。

華安證券測算,，在樂觀情況下,，綠氫成本甚至?xí)_(dá)到5.8元/kg，大幅低于灰氫成本,，開啟全面取代,。

電解槽的“存量替換”

主流的電解水制氫技術(shù)有四種：堿性水電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）,、高溫固體氧化物電解（SOEC）,、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）。

堿性電解技術(shù)ALK,，以氫氧化鉀水溶液等堿性環(huán)境為電解質(zhì),，以石棉為隔膜，分離出氫氣和氧氣,。和其他技術(shù)相比,，一個(gè)重要優(yōu)勢是陰陽電極板中不含有貴金屬，因此,，電解槽成本比較低,，發(fā)展時(shí)間久、技術(shù),、商業(yè)生態(tài)也最為成熟,。目前占比80%左右。

劣勢在于,，難以快速啟動(dòng)和變化,，對電力要求穩(wěn)定，不適配光伏,、風(fēng)電這種波動(dòng)大的電力,。這就意味著沒辦法參與到“風(fēng)光”發(fā)展的風(fēng)光潮流中。

國內(nèi)堿性電解槽生產(chǎn)企業(yè)較多,，也完成了國產(chǎn)化,，降本路徑主要是單品產(chǎn)能擴(kuò)大。報(bào)告顯示,，1臺(tái)1000N m3/h電解水制氫裝置的成本,，并不是2臺(tái)500N m3/h成本的一倍，而只是其70%-75%,。

固體氧化物電解水制氫SOE,，采用氧化鋯等固體氧化物作為電解質(zhì)，在高溫下進(jìn)行工作,。核心壁壘在于陰極,、陽極的材料研發(fā)，長期處于實(shí)驗(yàn)室階段,。最近有一些落地突破,。

國內(nèi)公司上海翌晶氫能科技公司已經(jīng)有SOE方案的電堆自動(dòng)化產(chǎn)線下線。上海應(yīng)用物理研究所,、北京質(zhì)子動(dòng)力公司,，也都有相關(guān)產(chǎn)品小規(guī)模驗(yàn)證。

陰離子交換膜電解水制氫AEM也處于實(shí)驗(yàn)室階段,，后續(xù)要看相關(guān)材料的突破,。目前看,，有望取代ALK的就是質(zhì)子交換膜電解槽PEM。

PEM電解槽包括質(zhì)子交換膜,、催化劑,、氣體擴(kuò)散層和雙極板等零部件，優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)快,，可適配風(fēng)光等電力的靈活性,。其中，質(zhì)子交換膜生產(chǎn)壁壘比較高,，主要由海外企業(yè)杜邦,、旭化成等提供，國內(nèi)東岳集團(tuán)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,。氣體擴(kuò)散層,，也是海外企業(yè)為主。

而電極,、催化劑等又對銥,、鉑、鈦等貴金屬依賴度高,。因此,，整體而言，PEM方案和ALK相比,，缺點(diǎn)是成本比較高,，從全生命周期成本來看，PEM為23元/kg,，高于ALK的17.7元/kg,。

ALK和PEM成本對比，來源：華安證券

/ F( V& S/ e) a. a

當(dāng)然,，PEM也在努力降本,，包括技術(shù)研發(fā)、國產(chǎn)替代,、規(guī)�,；�(yīng)等等。但和ALK相比,，PEM電解槽更加緊湊,，同等制氫規(guī)模占地面積縮小一半，這也成為現(xiàn)實(shí)部署時(shí)的一個(gè)考量,。

考慮到適配風(fēng)光電力穩(wěn)定性的需求來看,，未來在大規(guī)模制氫領(lǐng)域，例如化工冶金等，則會(huì)采用ALK堿性電解槽,；而在風(fēng)光充足的地區(qū),，則偏向PEM質(zhì)子交換膜電解槽。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇中,，有兩種形式,，一種是“存量替代”，新技術(shù),、新產(chǎn)品替代舊技術(shù)、舊產(chǎn)品,，單純從已有的市場來搶就夠了,；另一種是“開天辟地”，催生了新的市場,、新的需求,。

就像智能機(jī)期待功能機(jī)，手機(jī)替換是存量市場,，但各類移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上的產(chǎn)品,、服務(wù)，又是新需求,。電動(dòng)車取代燃油車,，是存量替代模式，但后續(xù)希望開展的車內(nèi)場景消費(fèi),，就是新需求,。

而回到制氫這個(gè)話題來看，目前發(fā)生的是一個(gè)連環(huán)嵌套的“替換”的趨勢：氫能,，取代石油,；綠氫取代灰氫；PEM取代ALK,。自上而下,，是發(fā)展的背景，自下而上是發(fā)展的關(guān)鍵,。這其中,，一定不是一蹴而就，但核心突破,，就會(huì)帶來新的增長機(jī)遇,。

haoaj · 發(fā)表于 2023-5-22 13:28:12

學(xué)習(xí)下

喂我袋鹽 · 發(fā)表于 2023-5-22 14:06:22

個(gè)人沒機(jī)會(huì)

		自動(dòng)登錄	找回密碼
密碼			注冊會(huì)員