在氫能這個10萬億賽道上,至少存在兩個危險方向:一個是押注氫燃料汽車,特別是氫燃料乘用車,會面臨跟電動汽車競爭失敗的風險;二是押注建立在化石燃料基礎上的“藍氫”,有著鎖定和延長本該逐漸淘汰的高碳基礎設施的風險。
全國政協常委、中國科學院院士、新能源動力系統專家歐陽明高去年12月在一個行業論壇上提出了一個觀點,認為“碳中和”目標的實現,必須推進一場新能源革命。這場革命一旦跟工業革命和經濟轉型結合起來,將在未來二三十年發展出四個10萬億規模的大產業。
這四個10萬億規模的產業分別是:新能源汽車,儲能,綠色氫能,車網互聯和智慧電網組成的智能物聯網。
以鋰電為主的新能源汽車已初具規模,并催生了萬億市值的上市公司,未來還有更大的空間。儲能也處于爆發前夕。綠色氫能和智能物聯網,還處于起步階段,未來如何發展,選擇什么樣的技術路線和戰略發展方向,顯得非常重要。
新能源革命,不再依賴于自然稟賦的資源,技術創新和路線選擇非常關鍵,不管是一個國家還是一家企業,一旦技術路線選擇錯了,就會失去未來的競爭力。
日本豐田汽車就是一個很好的例子,二十多年前選擇了氫燃料作為乘用車的發展方向,雖然留下一大堆氫燃料汽車專利,卻錯失了電動汽車發展的黃金時間,被很多新興造車勢力拋在后面。
目前,在氫能這個10萬億賽道上,一些企業同樣面臨戰略選擇的問題。我認為,至少存在兩個危險的方向:一個是押注氫燃料汽車,特別是氫燃料乘用車,會面臨跟電動汽車競爭失敗的風險;二是押注建立在化石原料基礎上的“藍氫”制取,有著鎖定和延長本該逐漸淘汰的高碳基礎設施的風險。
1.氫燃料乘用車沒有競爭力
氫能通常被視為未來實現碳中和目標的重要能源載體。很多國家都把氫能發展列為國家戰略目標。
當然,中國也不例外。在去年3月國家出臺的《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》中,明確了氫能的能源屬性,把氫能列為未來國家能源體系的重要組成部分。
這個定位非常重要,此前,氫能行業一直按照危化品行業管理。一旦把氫能定位為能源屬性后,氫能將迎來廣闊發展空間。
除了能源定位外,規劃還指出,氫能是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體;是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。
規劃對氫能行業的這三大定位,是中國氫能頂層設計至關重要的價值所在。其實也為氫能未來發展方向指明了方向。
但是,目前很多企業對氫能的理解顯然太狹隘了,只是把氫能作為燃料,用在汽車上,資本也蜂擁而入,大量投資于氫燃料汽車,讓本來就不寬廣的賽道顯得更加擁擠。
作為新能源汽車的兩種不同技術路線,實踐已經證明,在乘用車市場,電動汽車比氫燃料汽車更有競爭力,燃料電池乘用車只占6%。經過十多年發展,電動乘用車已經形成了完善的產業鏈,經濟性和配套設施都有優勢,作為國家戰略,這個應該不會有什么顛覆性的變化。
從能源效率轉換來看,用電作為動力,比用氫轉換作為動力效率也高很多。單從汽車領域看,乘用車用氫燃料難度是最大的,如果用可再生能源制氫,能源利用效率只有25%,但是用電能達到75%,兩者差別非常大。所以,凡是純電池能做的事情,最好不要用氫燃料。
發展氫燃料汽車,只能作為電動汽車的補充。在一些重載量、高耗能和長途運輸的場景下,比如牽引車、客車、專用車、載貨車、自卸車等商用車,氫燃料電池可發揮作用。
其實,即使在重卡這樣的市場,氫燃料重卡也逐漸被電動重卡取代。2022年,我國電動重卡銷量2.5萬輛,氫燃料重卡只有2000多臺,不到10%。所以即使重卡市場電動車還是主體。
而且,電動重卡發展出了換電補能模式,換個電池只需要三五分鐘,作為經營者,電池和卡車還可分離,只賣車不賣電池,可減輕投入成本,它的運營成本和柴油車也差不多,非常有競爭力,未來電動重卡從量上來看還會上得很快。
還有很多城市的物流配送車,也在采用換電模式。
在電動汽車技術不斷提高,應用場景不斷擴大的背景下,氫燃料電池汽車的推廣卻非常緩慢。
2022年,很多省市都明確規劃了到2025年要推廣數千輛甚至上萬輛氫燃料電池汽車,但2022年全國一共只投放了5009輛氫燃料電池汽車。剩下的2年時間,如何實現目標?而且,目前很多氫燃料汽車都靠補貼生存,一旦地方財政吃緊,補貼跟不上,推廣積極性將打折扣。
當然,提出這些警示,并不是說氫燃料汽車就沒有前途,只是說,氫燃料汽車想復制電動汽車的光榮是不太可能了,想跟電動車競爭爭奪乘用車市場,也不太可能,它只能作為電動車的補充。電池能用得上的地方,就沒有氫燃料什么事。
但是,氫能作為一種清潔能源和工業原料,它的用途應該有更廣闊的情景。
比如作為燃料用氫,主要場景除了重型道路交通外,船運、航空、發電等領域也可使用氫能;作為原料用氫:主要場景包含鋼鐵、化工等領域,可用于多種化學反應,同時也是眾多化合物的基礎元素之一。氫氣可以代替焦炭和天然氣作為還原劑,消除煉鐵、煉鋼過程中的大部分碳排放,同時氫作為十分重要的化工原料可用于合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等生產過程,生成綠色甲醇和綠氨,既可以作為綠色能源,也可以用到農業化肥的制造;氫能還可作為儲能用氫:主要場景包含電力儲能領域等。
這些場景都讓氫能大有用武之地。
2.藍氫的排放比天然氣還高
用氫作為燃料發展乘用車是第一個戰略選擇錯誤,那么大力發展藍氫則是氫能領域的第二個戰略錯誤。
很多人認為,如果電動車使用的是煤電,那豈不是達不到減碳目的?只有用氫作為燃料,才是終極清潔能源。
這其實是一個誤會。無論是電還是氫,只是能源載體,還是要看來源,是否清潔取決于前面的一次能源是什么。一次能源是可再生能源,它就是“綠電”或“綠氫”;如果是煤發的電,煤制的氫、它就不是“綠電”,也不是“綠氫”。
但相對來說,采用電作為動力,一是轉換效率高,二是可以促進綠電的發展,為未來交通運輸的脫碳打下基礎,鋪好路線。
說到綠氫,不得不提及另外兩種氫能類別,即“灰氫”和“藍氫”。
目前氫氣的制取來源和技術路線主要有三條:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源制氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、煉廠干氣和丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫;三是電解水制氫。
化石燃料氫氣制取過程中伴隨著大量二氧化碳產生,因此,根據對碳是否捕集、利用和封存(CCS/CCUS),又可分為“灰氫”和“藍氫”。工業副產氫是對排放物的循環利用,也被稱為“藍氫”。而可再生能源電解水制取的氫被稱為“綠氫”。
不管是化石燃料氫氣制取過程使用了CCS產生的“藍氫”,還是工業副產氫產生的“藍氫”,在宣傳中都被打上了“低排放”的標簽,但研究發現,藍氫的主要溫室氣體包括二氧化碳和未燃燒的甲烷。即使假設捕獲的二氧化碳可以永久儲存,因存在大量逃逸性甲烷釋放,藍氫制取的溫室氣體排放量仍然很高。
2021年8月,康奈爾大學和斯坦福大學的研究人員在《能源科學與工程》發表的一項新研究顯示,藍氫全生命周期溫室氣體排放強度比燃燒天然氣取暖還要高20%。即使將天然氣甲烷逃逸率降低到1.54%,藍氫的溫室氣體排放仍高于單純燃燒天然氣,僅比灰氫少18%-25%。
工業副產氫比較特殊一點,相較于化石燃料制氫,它既能提高資源利用效率和經濟效益,又能在一定程度上降低大氣污染,所以被很多人看好。特別是在中國,工業副產氫豐富,占到氫總產量的18%。
從短期來看,支持工業副產氫地區氫能就近高效利用,是一個不錯的選擇。但如果作為一項長期政策和投資方向,就會跌入陷阱。
工業副產氫的前提是建立在鋼鐵、化工等工業領域長期使用化石燃料的基礎之上的。但在這些領域,產能是不斷下降的,化石燃料的使用必定要下降,其副產氣也會大幅減少,未來用工業副產氣制氫必將遭遇產能瓶頸。
河北省就遇到了這個問題,隨著碳達峰、碳中和工作推進,河北焦炭企業數量將在“十四五”期間減少到40家左右,未來實際可提純利用的工業副產氫資源總量也將從94萬噸/年降低為約45萬噸/年。
所以,依托于煤化工業的工業副產氫在短期內可能是個機會,但是過分依賴工業副產氫是危險的,如果企業將用工業副產氣制氫視為減碳的手段,反而延長了本該加速淘汰的高碳排放基礎設施的壽命。一旦投資錯誤的基礎設施會導致“碳鎖定”效應。
3.綠氫才是未來發展方向
對于很多化工企業和石油巨頭來說,使用CCS技術發展藍氫,符合他們的利益,是權宜之計。但從全球碳中和目標來看,這些短期措施無法做到凈零排放,二氧化碳的儲存也有風險,存在很大問題。而且“藍氫”策略鎖定了高碳基礎設施和就業機會,很有可能阻礙綠氫的發展。現在受到很多組織和業界的質疑。
當企業傾注大量的資金去建設基礎設施,他們通常期待其能夠運營數十年甚至更久的時間,才愿意對他們進行替換或淘汰。如果現在押注“藍氫”,在國際大趨勢下,很可能造成投資成本沉沒風險。
通過可再生能源發展綠氫,才是未來方向。隨著可再生能源的技術發展,綠電成本在快速下降,綠電制綠氫的成本也在下降,在非洲中東一些地區,綠氫的成本甚至低于灰氫。
而且,在歐洲,碳邊境調節機制(CBAM,碳關稅)還將把氫和氨納入關稅征收產品,如果不是綠氫,產品還面臨關稅征收可能。
作為企業,一定要認清這些趨勢,做長遠打算。
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