12月21日,中国电动汽车百人会和济南新旧动能转换起步区管理委员会共同主办的“清洁智慧能源高质量发展大会”在山东济南成功召开。本次大会以“清洁能源促进产业绿色低碳转型”为主题,山东氢谷新能源技术研究院院长、中国电动汽车百人会低碳融合发展研究院执行院长张真发表主旨演讲。以下为观点摘要。
一、“双碳”目标下风光氢储一体化发展是必行之策
“风光”与“氢储”是一场双向奔赴。以风光为核心的清洁能源高质量发展需要氢和储的协同;反之,氢和储也会促进风光的消纳,平滑电力的输出,推动可再生能源装机规模进一步扩大。从经济性来看,风光的大规模发展会进一步降低制氢成本,促进氢和储的产业链完善和经济性的实现。发展风光氢储一体化,既可以促进可再生能源的规模化,也为新能源就近消纳增添了新途径。
风光氢储一体化形成了P-H-X的产业链、价值链。P是以风光为核心的可再生能源电力,H是指绿氢,X是下游的化工、冶金、交通、储能等不同场景的需要。其中氢扮演了重要的枢纽作用,把上游不稳定的电力转变成了稳定的化学能,再向下游的化工、冶金、交通提供绿色的燃料或原料,拓宽了下游产品的种类和价值。近年来,多项国家政策都强调了风光氢储一体化发展的重要性,内蒙古、山东等多地出台配套支持政策,推动一体化项目落地。截至今年8月,全国可再生能源制氢项目建成运营的共44个,产能超过6.65万吨/年,规划和筹建产能已经达到87.84万吨/年。如上述项目能顺利达产,预计到2025年国内风光制氢规模可达100万吨/年。
二、风光氢储一体化符合新型电力系统的内在需求
风光氢储是消纳可再生能源的内在需求。预计到2025年,电力占终端能源消费的比例可达30%,可再生电力的大规模上网对消纳提出了更高的要求。除通过电网外输,可再生能源的就地消纳也要同步提升,离网制氢有望成为重要的消纳方式。
氢是长时储能的重要技术路线。当前,多地发布对氢储能的支持政策,例如内蒙古提出储氢容量大于4小时可作为配储,以此适当降低电化学储能配比。氢储能涉及到电转氢、氢转电的两次转化,如果仅考虑电能,氢储能的综合效率仅为40%;但如果热能可以加以利用,转化效率有望提高到60%左右。考虑储能的收益本质上来源于峰谷电价差,在合适的场景下,电转氢、氢再转电反向上网,有望实现收益。
三、风光氢储有助于下游行业深度脱碳
绿氢及其衍生品是化工行业深度脱碳的重要能源工具。欧盟的碳边境调节机制CBAM将于2026年正式实施,全国碳配额市场计划在“十四五”期间将化工行业纳入,化工行业的脱碳转型已到了不得不作为的关键时期。化工承载了80%以上的氢需求,主要分为合成氨、合成甲醇两大品类。其中,氨的下游又分为农业、精细化工、燃料三大类,其中,化肥对氨价格较为敏感,氨作为燃料还面临诸多技术壁垒,市场增速高、对氨纯度要求高的精细化工或将成为绿氨需求的增长点。考虑到甲醇在传统化工领域的需求相对稳定,绿色甲醇主要的增长点在于燃料。
绿色燃料或将引爆绿氢及氢基衍生品的市场需求。伴随着全球航运、航空低碳转型的步伐加快,绿色燃料的需求显著增加并有望持续高速增长。当前,全球绿色替代燃料主要包括LNG、绿色甲醇、绿氨,中短期或将以绿色甲醇为主。受到欧盟法规的制约,航运企业将从2024年起开始支付高昂的碳税,航空领域的可持续航空燃料SAF到2025年有望增加至480万吨左右,为绿色燃料的需求增长创造了巨大的空间,也大幅提高了绿色溢价的支付意愿。当前,传统化石能源制的甲醇每吨约合300美元,绿色甲醇可达到800-1000美元;化石源航煤每吨大约8000人民币,绿色航煤可高达每吨2万人民币。
长途货运仍是氢在道路交通的主要应用场景。在交通领域,短途货运场景下换电重卡经济性更好;在长途货运中,氢燃料电池重卡更能发挥比较优势,同时也对加氢站等基础设施提出了更高的要求。大重载、长距离的运输,需要高速路配备加氢站,加氢站要有就近供氢的来源。今年,“氢能高速”的建设有望被提上日程,随着高速公路基础设施的完善,氢能重卡有望进一步发挥优势。
四、推动风光氢储一体化高质量发展的建议
一是氢能作为长时储能的配储政策仍需细化。当前,电解水制氢成本整体偏高,示范项目往往需要将一定比例的电量反向上网或并网,才能平衡整个项目的经济性;同时,由于电解槽需要维持一定的运转功率,示范项目又需要在可再生电力不足时下载网电满足功率需求,如下载网电按照工业电价计算,制氢成本会显著升高。建议进一步细化氢能作为长时储能的配储政策,对于需要下载网电的制氢一体化项目,建议参考战略新兴产业给予电价优惠,考虑按照网电下载量配给绿证。
二是提升数字化、智能化水平。为优化风光氢储一体化系统的能源效率,实现最佳经济性,需要科学、高效地测算下游产品的最优配比,用智能系统缩短项目投资回报。建议进一步提升风光氢储一体化项目的智能化、数字化水平,加强算力、仿真模型等核心技术支撑,为未来行业的竞争力保驾护航。
三是绿氢、绿氨、绿色甲醇标准仍需接轨国际市场。当前,我国绿氢的国家标准仍在筹备之中,团体标准对绿氢的排放限制暂时高于欧盟。考虑到欧盟或将成为未来最大的绿色燃料需求市场,我国的绿氢、绿氨、绿色甲醇仍需对标国际,实现与国际标准之间的互认。
最后,立足山东,尽快打通产业链上下游或将成为地方氢能发展的抓手。山东省资源禀赋极佳,上游副产氢资源丰富,可再生能源装机量全国领先;下游氢应用场景广阔,合成氨、石油炼化甲醇、道路货运交通市场规模都居于全国前列。济南起步区近年来快速发展,通过发挥政策优势和场景优势,有望成为山东新能源产业发展的策源高地、创新高地、示范高地及国际合作高地。