专题分析

绿氢背后的四个价值逻辑

来源:李菲 发布时间:2022-04-15 15:55

氢在地球上主要以化合物的形态出现,是宇宙中分布最广泛的物质。世界能源理事会用颜色来区分氢的来源,例如将化石能源直接制氢的方式称为“灰氢”,灰氢基础上+CCS/CCUS制氢称为“蓝氢”,可再生能源+电解水制氢称为“绿氢”,当然还可细分为“粉氢、金氢、褐氢”等。目前世界上主流制氢方式主要由天然气和烃醇类制取,占比约78%,而我国主要以煤制氢为主,占比约62%。

自2018年10月联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出了全球“碳中和”的目标以来,全球已有超过120个国家和地区提出了各自明确的碳中和计划,“双碳”作为一项国家层面的战略目标,在全球范围内得到了广泛重视,各个国家和地区随即加快了能源转型以及行业脱碳的步伐,“绿氢”发展也因此备受瞩目。

其实历史上“氢能热”已经经历过三个高峰期:第一次由1973年的石油危机以及酸雨问题引发;第二、三次分别由20世纪90年代全球气候变化以及21世纪初石油和环境问题的再次凸显引发。相比之下,本次全球“氢能热潮”和以往大不相同。主要原因一是以往的极端天气问题和频度没有像现在这么严重,二是全球多数国家也没有像现在一样明确提出了“碳中和”的目标,三是近年来各地区由于能源分布的不均衡引发的地缘问题愈加突出,以上种种问题的叠加,让这次的氢能热更加迫切也更具实际意义,尤其是绿氢的地位,不可同日而语。本文不详细谈论绿氢未来的必要性和发展趋势,只浅谈其背后的四个价值逻辑。


一、绿氢合作之源


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氢能产业链上游为制氢,包含氢气制取、气液分离、纯化等环节;中游为储运环节,包括气态储氢、液态储氢、固态储氢以及有机液态储氢等,运输方式主要有氢气管道、长管拖车、液氢槽车、远洋船运、铁路运输等;下游为氢能在电力、工业、交通、建筑等领域的应用,涉及到合成氨、炼油厂催化加氢、氢燃气轮机发电、氢燃料电池汽车、氢气加注以及各工业细分行业等。氢能的产业链长,并且每个环节专业度高、独立性强,其中的每一环节都能作为单独的产业发展,目前为止没有任何企业能够完全覆盖上下游全产业链。
如何打通“制储运用加”上下游通道,加快氢能贸易的发展和繁荣,如何做好“风光储氢”的绿色能量管理,需要行业内各个企业的深度融合并建立起长期的合作和交流机制。例如,上游发电侧如何通过能量管理系统(EMS)高效耦合制氢端?如何利用EMS为绿电+制氢架构提供更高效稳定的运行策略从而达到提高氢气产量的目的?如何通过降低上游的度电成本以及中游储运成本,达到提升绿氢价格竞争力的目的?以上,都需要跨行业合作,上下游不同企业间的协同配合、互信互利将成为未来共同促进氢能发展的基础;共同构建更广泛的业务交集无疑将为各企业创造出新的合作领域及价值空间。

二、绿氢清洁之源


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根据国际能源署(IEA)统计,2020年全球氢气的年需求量约9000万吨;但是从生产端看,全球范围内仅有4%左右的氢源来自电解水制氢(我国仅2%)。从全球范围来看,氢气的需求量大,但因为制氢方式多为“灰氢”,所以碳排放强度也大,例如制造1吨的灰氢,相对要产生9吨CO2,这并不符合全球的“双碳”目标。只有在生产环节中尽可能减少碳排放,氢气才能真正实现助力全球经济可持续脱碳的目标,“绿色氢能”符合全球清洁、低碳、安全、高效的能源政策。据中国氢能联盟预测,2050年氢气年均需求量将达6000万吨,“绿氢”将占氢气来源的70%左右,在终端能源消费中占比至少会达到10%,可减排二氧化碳约7亿吨。IEA、麦肯锡等机构也都认为未来氢能将助力各企业,尤其是难以脱碳的企业实现深度脱碳,比如电力行业、交通行业,工业领域等,都可以依托“绿氢”,从源头上减少二氧化碳的排放,最终达到绿色低碳的目的。对于企业而言,未来高碳排放因子就意味着高生产成本(碳税的累加),及时进行供给侧结构性改革,减少碳足迹并实现绿色生产将从根本上提升企业自身价值,并增强未来的国际竞争力。

三、绿氢创新之源

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实际上,人类对于氢能的研究已有200多年的历史,其中煤制氢技术已有200年的历史,电解水制氢(主要指碱性水制氢)技术也有100多年的发展历史,是目前最成熟的制氢技术之一。但是可再生能源耦合电解水制氢却是近几年刚起步的新兴产业。未来,除电力领域,各行业都将加快“电气化”发展进程,也正因如此,“绿氢”将为产业链上下游的各个环节的模式创新提供无限可能。比如制氢端的应用,除传统的碱性水、纯水制氢,还有望发展出多种电解水制氢形式,例如阴离子交换膜电解水制氢(solid polymer anion exchange membrane)简称AEM,该技术是将ALK与PEM电解水的优点结合并衍生出的另一种电解水形式;再比如应用端,像工业领域、交通领域,可以大规模使用“绿氢”替代“灰氢”,“氢冶金”将成为氢能革新工艺的典型代表,以及通过氢燃料电池助力重卡、远洋货轮、航空等行业的深度脱碳;金融领域,在“碳汇、碳交易”体系下设立“绿色金融”和“绿色投资基金”等机制。技术和商业模式的创新无疑会拉动整体产业的快速进步,这不仅能提供大量新的就业岗位,还能创造出更多的价值体系。根据中国氢能联盟的预计,2020年至2025年间,中国氢能产业产值将达1万亿元,2026年至2035年产值达到5万亿元。

四、绿氢和平和经济增长之源


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能源是工业的血液,当今世界制裁与反制大棒对能源及化工产业带来的冲击可谓是立竿见影,但“杀敌一千,自损八百”,战争面前,没有哪国能独善其身,地区争端严重影响了疫情之下的全球经济复苏进程。国家和平发展、人民安居乐业,都依赖于经济的健康运转,而经济健康运转的前提,便是和平发展的外部环境以及不断涌现的新的经济增长点。当今世界,由于化石能源分布的不均衡性,往往容易造成区域间的贸易摩擦甚至战争,继而引发能源危机和更大范围的地区冲突,未来绿氢的发展有望打破原有的能源格局,降低能源方面的争端,为世界人民提供一条相对平等且和平的能源发展路径。

罗曼罗兰曾经说过:“世界上只有一种英雄主义,那就是在看清生活的真相之后,依然热爱生活”。这是一个最好的时代,也是一个最坏的时代,站在这个百年未有之大变局的风陵渡口,究竟应该何去何从?我想,答案只有一个:合抱之木生于毫末,逆水行舟不进则退!相信只要氢能行业从业者团结一致、奋发图强,一定能够行稳致远!