为迄今为止首届实现碳中和的北京冬季奥运会,除了万众期待的圣火点燃仪式以及备受瞩目的吉祥物冰墩墩外,于赛事期间承担绿色交通运力的氢能源汽车同样备受关注。据北京冬奥组委公布的数据,共计示范运行超过1000辆,并配备了30多个加氢站。与传统汽油、柴油车辆相比,氢燃料电池汽车每行驶100公里,可减少约70千克二氧化碳排放,相当于14棵普通树木一天的吸收量。

举不仅与“双碳”目标、“氢能经济”、“氢能社会”保持高度契合,同时也奠定了氢能源作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。从整体定位的角度看,其将是全球未来能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要切入点,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,亦将成为“双碳”目标下备受资本与市场高度关注的必然焦点。
01
国际进程

国际上,发达国家高度重视氢能产业发展,氢能已成为加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。全球氢能全产业链关键核心技术正趋于成熟,燃料电池出货量快速增长,成本也在持续下降,氢能基础设施建设得到明显提速,并且区域性氢能供应网络也正在逐步形成。

美国——作为将氢能及燃料电池作为能源战略的国家,于1970年便提出“氢经济”的概念,后续多届执政政府均围绕氢与能源展开战略布局和技术研发。近十年,美国政府对氢能和燃料电池给予的持续支持规模超过16亿美元,并为氢能基础设施的建立和氢燃料的使用制定了相关财政辅助政策与减免法规,而美国能源部通过资金投入与引导,构建了以美国能源部所属国家实验室为主导,大学、研究所及企业为辅助的研发体系。据数据显示,美国40多个州的仓库和配送中心共计运营超过23000台燃料电池动力叉车,并对其进行了超过600万次的加氢操作。

欧盟——其将氢能作为能源安全与转型的重要保障,在能源战略层面提出《2020气候和能源一揽子计划》、《2030气候与能源政策框架》等多项文件,并在能源转型层面发布《可再生能源指令》等相关政策。德国是欧盟中氢能领域的典型代表,氢能与可再生能源的融合发展是德国可持续能源系统和低碳经济中的重要组成部分。为此,德国政府专门成立了国家氢能与燃料电池技术组织以推动领域内的相关工作,并在2006年启动了氢能和燃料电池技术国家创新计划,从2007年至2016年共计投资14亿欧元,资助了超过240家企业、50家科研和教育机构以及公共部门,其凭借组织和创新计划的有效实施,确立了全球氢能及燃料电池领域的引领地位。

日本——作为高度重视氢能产业发展的国家,其提出要于全球第一个实现氢能社会。先后颁布了《能源战略计划》、《氢能源基本战略》、《氢能/燃料电池战略发展路线图》,并规划了配套技术路线。过去三十年间,政府共计投入数千亿日元用于氢能及燃料电池等相关技术的研发和推广,并对加氢基础设施建设和终端应用进行补贴。

02

国内规划

反观国内,作为世界最大的制氢国,氢能产业整体呈现积极发展的势态,现已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力。数据显示,年制氢产量约为3300万吨,其中达到工业氢气质量标准的约占1200万吨左右。可再生能源装机量位居全球第一,并在部分区域实现燃料电池汽车的小规模示范应用。此外,全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区以及京津冀等区域。

诚然,纵使目前我国与部分发达国家相比,氢能产业尚处于发展初期,产业创新能力、技术装备水平、支撑产业发展的基础性制度规范、产业发展形态与路径等仍需进一步探索与尝试。但相信随着“双碳”的宣贯深化以及顶层设计与统筹规划的逐步构建与完善,氢能产业未来可期。

下表列举了国内近年氢能发展的部分相关政策文件以供参考,并对今年发布的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》以及《上海市氢能产业发展中长期规划(2022—2035年)》稍作浅析。

1、《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》

首先,发展目标。其以五年为一周期,对氢能产业的政策制度、制储技术、燃料电池车辆、加氢站、应用领域等方面构画定性与定量目标,如下表所示。

其次,从技术研发、创新平台、人才培养、国际合作等四个角度,系统性构建氢能产业发展创新体系。

再次,针对氢能产业的基础设施建设从因地制宜的制氢设施布局、构建储运体系、加氢站的投入与改扩建等三方面推进。在焦化、氯碱、丙烷脱氢等行业集聚地区,优先利用工业副产氢,并鼓励就近消纳,以降低工业副产氢供给成本。在风光水电资源丰富地区,开展可再生能源制氢示范并逐步扩大规模,探索季节性储能和电网调峰。此外,推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等技术研发。储运体系方面,要求以安全可控、高密度、轻量化、低成本、多元化为导向开展探索与实践。提高高压气态储运效率,加快降低储运成本,有效提升高压气态储运商业化水平。推动低温液氢储运产业化应用,探索固态、深冷高压、有机液体等储运方式应用。针对加氢站,支持利用现有加油加气站的场地设施进行改扩建,并探索站内制氢、储氢和加氢一体化的加氢站新模式。

2、《上海市氢能产业发展中长期规划(2022—2035年)》

上海作为氢能产业发展的先行者,经过多年积累,已初步掌握氢能制取、储运、加注、燃料电池系统集成等重要技术和生产工艺。目前,工业产氢供氢能力近50万吨/年,有力支撑了工业、医疗等行业的用氢需求,并已建成10座加氢站和近30公里输氢管道。同时,形成多个各具特色的氢能产业集聚区。金山成为全市氢气供应和关键材料研发的策源地,宝山积极打造氢气保供和综合示范基地,临港新片区引进国内外重点企业以打造氢能科技与产业园,嘉定已初步形成国内领先的燃料电池汽车产业集聚区。

从整体规划看,上海的发展目标分为两个阶段实施,第一阶段明确定量指标,第二阶段则以定性方向为主。

其次,上海的省级氢能产业重点发展任务与上述国家层面的氢能产业规划基本趋同,并且在各项细则任务的谋划与实施上充分结合了上海市的地域属性与特征。具体包括:对燃料电池全链条关键核心技术的研发与攻关;联合院校与研究所共建前沿交叉研究平台以及产业、工程、制造业、计量测试等创新中心;培育氢能产业的领军龙头企业与“专精特新”企业;建立运氢装置、输氢管道、加氢站等基础设施标准以及氢能终端应用标准,同时建设测试认证平台,形成检测认证服务体系;加强产业内部相关人才队伍的培养与引进,并于院校内开设相关专业;重点发展高压气态储氢和长管拖车输氢,发挥上海市现有天然气、合成气管网资源优势,逐步搭建氢能的运输网络;适度超前布局加氢站建设,利用现有加油加气站进行改扩建;构建氢能在交通、能源、工业等领域的商业、推广、替代应用;推动开展与国际的联合技术研发、创新项目合作、标准化工作制定等。

再次,上海市从氢能产业的空间布局上打造成“南北两基地、东西三高地”。其中,“两基地”为金山、宝山两个氢气制备和供应保障基地;“三高地”为临港、嘉定、青浦三个产业集聚发展高地。金山区注重优化氢气提纯技术,提高副产氢利用效率,并聚焦相关领域内材料研制生产。宝山区将发挥企业制氢能力,提供氢源支撑。并延伸氢能源产业链,建设氢能关键核心零部件生产制造基地。临港新片区则依托“国际氢能谷”,建设氢能燃料电池动力的中运量公共交通线路,并布局氢能燃料汽车整车制造,推动示范应用。嘉定区将聚焦研发、产学研孵化等,建设计量测试国家级平台、数据监测市级平台、国内外交流沟通平台,并推动燃料电池乘用车及公交车智能网联模式创新。

3、两项政策文件与交通运输领域的交集

无论是国家层面或上海市,氢能的战略定位之一便是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是“双碳”目标得以实现的重要能源支撑,两份文件均明确提出要有序推进氢能在交通领域的示范性、商业性应用。

从国家层面的整体框架看,要全面推广氢燃料电池在重型车辆的应用,并在有条件的地区,拓展氢燃料电池在城市公交车、物流配送车、叉车、渣土车、环卫车以及大型乘用车等公共服务领域市场的应用空间。同时,逐步建立燃料电池汽车与锂电池纯电动汽车互补的发展模式。此外,结合重点区域生态环保需求和电力基础设施条件,探索推动燃料电池在船舶、航空器等领域的示范应用,扩大交通领域氢能的市场应用规模。

而上海市氢能产业规划则明确要求,至2025年燃料电池汽车保有量突破1万辆,并在交通领域带动二氧化碳减排5—10万吨/年。对氢能公交、重卡、物流车、乘用车、叉车等按照区域、产成品、运输场景、固定场所为划分依据进行示范性应用。其中,氢能物流车瞄准生鲜冷链、物流抛货、城际物流、城郊物流等运输场景,加强燃料电池汽车区间及城际间物流配送的应用,涵盖专用配送、快递、邮政、冷链等领域。

除了公路运输外,针对机场及港口也有打造若干国际级氢能定点示范的规划。推动浦东机场行李车、引导车、作业清扫车等特定场景专用车辆氢能化,强化特种车辆的氢源保障和终端应用。利用洋山港、宝山港、外高桥港、罗泾港等港口物流设施资源,加大港口集卡、叉车、轮胎吊等设备的氢燃料动力替代,并鼓励氢能在港口特种车辆的推广应用。

此外,上述“东西三高地”中的青浦区将被建设成氢能商业运营示范区,优先打造燃料电池车辆商业化应用,建立示范运营和服务保障体系。值得关注的是,其将围绕区域物流产业规模优势和物流配送网络优势,搭建物流领域道路和非道路氢能车辆(含载货、牵引、叉车等)商业化应用场景。同时,探索物流园区、工业园区等封闭园区内自用加氢设施的应用。并依托长三角一体化示范区的地理优势,拓展氢能公交、船舶运营示范场景。

03

展望与期许

在“产学研用金”中,我们会将“用”放在第一位。因为唯有真正具备可落于实操的使用实用性,才能有效带动其余因素的发展,并推动整个产业的演进。所以,从“用”的角度看,根据中国氢能联盟的预计:2030年,我国氢气需求量将达到3500万吨,在用能终端的占比将达5%。至2050年,占比至少攀至10%,需求量接近6000万吨,可减少大约7亿吨二氧化碳排放,产业链的年产值约为12万亿元。

而根据上述两项政策规划,我们坚信在众多需求端中,交通运输领域势必将在未来成为氢能消费的重要突破口。根据相关研究与预测,在商用车领域,燃料电池商用车的销量保守估计在2030年将达36万辆,至2050年有望达到160万辆,占商用车市场总销量的37%。而在乘用车领域,燃料电池乘用车在乘用车市场中的销量占比有望于2030年、2050年分别达到3%、14%。此外,到2050年交通领域氢能消费量有望达到2458万吨/年,相当于1.2亿吨标准煤/年。

那么,当我们聚焦于交通运输领域下的邮政快递业时,可以发现,快递企业与氢能的示范推广有着较高的天然契合度。具体可从降本、需求、碳市场机遇三个角度分析。

首先,降本。目前氢燃料的使用成本要高于传统化石燃料,尤其是储运成本。一种方案是本地产氢就近消纳以实现降本,但这是较为理想的模式,因为不可避免的需要考量当地是否满足制氢要求等诸多条件因素,或终致成本不降反增。此处,提出另一设想方案:将西部地区存在的大量废电转换制氢并配以联运的方式以降本。譬如,将重庆、四川等地的大量废电用于制氢充电,然后通过水运运至武汉、长江下游以供车辆使用,使用后的电池再通过水运回溯至上游产氢地,完成充电。选择水运的原因是成本与规模效应,即当承载更多货物时,水运的成本相对更低,但耗时也会相应延长,这是利用时间与储运成本之间做的交换。那么,这个方案是否会导致实操时的混乱现象频生?我们相信:并不会。因为,快递企业自身的封闭运营体系优势在此处能得到充分发挥,即应对概率性、突发性事件的调整能力,及时就近的调拨效率等都可确保运输流程的稳定、畅通、高效管理。

此外,根据切身经验:在2016年前,快递企业购置的一条自动化流水线装置大概在四千万人民币左右,但随着技术发展、产品迭代、普遍适用,时至今日,装置效率大概是当时的两至三倍,价格却仅有十分之一不到。那么,同理可得:我国氢能产业尚处发展初期,在无强制行政命令的前提下,产成品的绿色溢价势必成为终端企业尝试的关键阻碍之一。但是,我们相信在若干年后,随着氢能技术逐步趋向成熟,产业格局逐步趋于稳定,市场终端逐步趋近普及,氢能的绿色溢价将得到可观下降。

其次,需求。两项政策文件均有对加氢站的部署规划,那么,当加氢站完成建设后,如何才能实现饱和非亏损运营?我们相信,快递企业无疑将成为氢能市场中最为合适的终端客户之一。因为,根据国内快递业蓬勃发展的事实与单日、节日、全年等票件量的数据,便足以证明国内头部快递企业车队的庞大规模与干支线的运输频次。所以,若能在高速公路上对现有加油、加气站的场地设施进行改扩建或者于适当点位布局新建加氢站;那么,未来快递企业的氢能车队便可与之无缝衔接,使加氢站得到充分利用、释放供给,双方受益。

再次,碳市场机遇——CCER(针对其机制此处不再多加赘述)。随着今年两项氢能产业规划的发布,CCER重启的前期准备与社会呼声越发高涨,以及今年3月27日,北京绿色交易所(其是北京试点碳市场的服务平台,并正推进全国CCER交易中心的建设)董事长在中国电动汽车百人会氢能产业论坛上表示:“氢能具有来源丰富、绿色低碳、应用广泛等多方面优势。未来可以研究探讨将氢能产业发展过程中实际形成的碳减排量开发为CCER等自愿减排项目的可能性。”等诸多信号可见,对快递企业而言,值得我们关注、期待、尝试的便是商业车队使用氢能替代传统化石能源的CCER方法学及项目。这将是快递企业主动投身“双碳”目标,参与机制助力控排企业完成年度清缴履约,并伴有部分经济收益的一次机遇。

综上所述,氢能、快递、CCER,未来可期!

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