世纪浪人:传统能源短缺氢能源异军突起巨头们竞相入局_应用案例_乐鱼体育app在线登录下载-乐鱼平台注册官网
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世纪浪人:传统能源短缺氢能源异军突起巨头们竞相入局
时间: 2024-05-22 作者: 应用案例

  【前言】能源短缺,是全球面临的严峻问题。人类社会的持续发展,离不开能源的持续供应。化石燃料仍然是目前全球消耗的最主要能源。

  随着地球上人口的急剧增长和科学技术的加快速度进行发展,我们对于能源的消耗也慢慢变得大,自19世纪60年代后期的第二次工业革命以来,化石燃料的消费急剧增大,也带动了一些化石大国的经济高速发展。

  目前,石油、天然气、煤炭等化石能源约占世界能源消费总量的86%。全球大部分电力也依赖于化石能源的生产。核能、太阳能、潮汐能、水力发电、风力发电、地热能等新能源仅占不到15%。由于化石能源价格相比来说较低,开发利用技术已成熟,并已系统化、规范化。在20世纪,虽然经历了70年代的两次石油危机,对此发达国家早就想摆脱对石油的过度依赖,但在近50多年时间里,石油仍然是世界上最主要的能源,全球需求量仍以年均1.9%的速度增长,而煤炭仍然是电力生产的主要燃料,全球需求将以每年1.5%的速度增长。

  随着全球能源消耗的急增和储量的锐减,化石能源越来越难满足经济和社会持续健康发展的需求,一些技术相对先进的国家不惜花费巨额经费研制新能源替代日益枯竭的化石能源,寻求能源危机下的突围。

  虽然化石能源仍然是我们在这个星球上赖以生存和发展的能源基础,但是发达国家们早慢慢的开始未雨绸缪了,根据目前数据测算,石油全球共计还可持续开采46年,煤炭约可持续200-220年左右,但是未来人口也会急剧扩增,能源使用量也将随之剧增,显然这个可用的预测数据还要大大缩水好几年、甚至好几十年。 对此,世界能源结构不得不进行相应变化,核能、水力、地热等别的形式的能源逐渐被开发和利用。

  特别是二战结束后核能得到和平利用之后,其规模速度可用“迅猛”两个字描述。很多国家现已进入了原子能时代。 就目前而言,核能已成为各大国追逐的聚焦点。

  2020年,新型冠状病毒肺炎疫情导致世界经济经历了上世纪大萧条以来最严重的衰退,全球能源供需经受明显冲击,除可再次生产的能源保持较快增长外,其他能源品种均出现不同程度下降。

  2019年,全球一次能源消费总量达206亿吨标准煤,较1980年差不多翻了一番,较上年增长0.9%,增速明显回落。受疫情影响,预计2020年全球一次能源需求总量下降约5%,其中可再次生产的能源增长约5%。亚太增长2.1%,增长明显,居全球增长之首。北美下降1.2%,欧洲下降1.1%,占全球的比重分别为43%、19%、20%。亚太对全球一次能源消费增长的贡献率达到124%。其中原因,想必大家了然在胸。

  2019年,全球煤炭消费增速由正转负;石油增速较上年放缓;天然气增速回落至2010-2017年中等水准;可再次生产的能源增速达3.7%,贡献全球一次能源消费增长的一半以上,其中风能、太阳能实现两位数增长。这种情况和新冠疫情导致全球经济严重下滑有很大关系。

  光伏作为清洁能源,其发展势头目前正劲,受到具有开发条件的各国的青睐,在这方面我国的发展更是引人注目,有很多光伏企业把公司都开办到了海外。

  2018-2019年度分品种一次性能源消费增速统计(来源:国网能源研究院)

  2019年,全球能源相关碳排放达到333亿吨,增长0.05%。受疫情影响,预计2020年下降约7%。北美下降3.4%,欧盟下降2.2%,亚太增长1.5%,三者占全球的比重分别为17.2%、9.0%、49.1%。部分发达国家人均碳排放明显高于发展中国家,但碳排放强度明显低于发展中国家。

  2021年11月2日,在苏格兰格拉斯哥举行的COP26气候峰会上,中美这两个世界上污染最严重的国家发表了联合声明,同意削减温室气体排放的重要性,以将本世纪全球变暖限制在比工业化前水平高出1.5摄氏度以内。宣言的亮点之一是,中国和美国同意合作制定减少甲烷排放的措施,建立一个“加强2020年代气候行动工作组”,他们还将一起努力,帮助实施《巴黎协定》第六条,该条款管理着极其复杂的国际碳市场领域。

  可持续发展和经济绿色复苏正在成为国际社会的普遍共识,主要举措有发展新能源、绿氢产业及绿色建筑等。多国公布碳中和目标有力重振全球应对气候平均状态随时间的变化的信心。截至2020年11月底,全球超过30个国家和地区明确了碳中和时间表,合计碳排放量约占全球的一半。碳市场将更成熟,覆盖范围和参与主体持续扩大。

  氢在宇宙中分布广泛,它构成了宇宙质量的75%;氢能是氢(H)在物理与化学变化过程中释放的能量;氢气的来源多样,可利用化石燃料生产,也可电解水生产;氢燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源,被誉为21世纪最具发展前途的二次能源。除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油发热值的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。

  氢动力汽车分为两种,氢内燃汽车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气(通常透过分解甲烷或电解水取得)及空气中的氧产生动力,推动的汽车。而氢燃料电池汽车(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力,再以电力推动电动机,由电动机推动车辆。这类车辆的发电机把氢的化学能转换为机械能,或者是通过燃烧的内燃机中的氢,或通过在燃料电池中的氧与氢反应来运行电动机。普遍的使用氢助长交通是在提议中的氢经济的一个关键因素。

  使用氢为能源的最大好处是它能跟空气中的氧,产生水蒸气排出,有实际效果的减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题。

  HICEV一般内燃机为基础改良而成,要实现并不困难,困难之处在于怎么来降低成本及达至安全,以及安全地解决氢气供应、储存的问题后才可以推出市场。

  在刚刚闭幕的第四届进博会上,多家企业展示其旗下氢能源产品,上市公司加紧谋划氢能全产业链布局态势明显。分析人士指出,这说明在“双碳”目标之下,一方面氢燃料电池技术正迎来加快速度进行发展期,另一方面,本周国家层面推动氢燃料电池汽车示范应用的重磅政策落地,我国也在加紧突破氢能应用的关键环节,氢能产业战略发展的窗口期已经来临。

  某券商研究结果为,我国的燃料电池系统国产化率已从2017年的约30%提升至60%-70%。电堆、膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件均可自主生产,气体扩散层、催化层和质子交换膜等核心材料也在加速研发中,普遍处于送样测试验证阶段。著名经济学家宋清辉则认为,随技术的成熟速度加快,以及在国家政策的全力支持下,我国氢燃料电池产业链有望在未来2-3年内实现完全国产化供应。

  市值超过3000亿元的光伏龙头——隆基股份今年三月已正式入局氢能,旗下氢能科技公司于3月31日注册成立,隆基实控人李振国亲自担任董事长、总经理。

  氢能是替代化石能源实现碳中和的重要选择。随着氢能逐步用于汽车、钢铁等行业,氢能的利用量将逐步增长,焦化、氯碱、丙烷脱氢和乙烷裂解等产业受益副产氢气应用。

  在工信部近日最新公布的345批新车申报目录中,来自四川一汽丰田的柯斯达氢动力版实车曝光。从申报图来看,这辆氢动力版的柯斯达整体轮廓还是基于现款国产燃油版车型而来,并不是海外的新一代车型框架。但是在细节上的改动让其看上去变得很前卫科幻。前脸从前风挡到前杠之间的位置全部使用了黑色钢琴漆效果涂装,大灯造型很有未来感。

  在第四届中国国际进口博览会上,起亚汽车的氢燃料应急救援车(RHGV)亮相展出;丰田展出了采用氢燃料电池动力的Mirai 和柯斯达福祉车,而丰田Mirai采用氢燃料动力系统,最大续航里程可达850km;佛吉亚在本届进博会带来了一款氢燃料电池汽车轮廓,该车搭载了其与米其林合资公司Symbio森碧欧公司先进的燃料电池电堆及适用于乘用车和商用车的IV型氢能储氢瓶;现代汽车建立的首个海外氢燃料电池生产基地将于2022年下半年投入批量生产,产品将主要供应现代的氢能源车 NEXO ,初期的规划年产能将达到6500套;上汽通用五菱旗下新一代氢燃料电池试制车正式亮相。

  据悉,该车的燃料电池系统上限功率可达140kW,最高时速可达165km/h。该车搭载70MPa国产高压储氢瓶,实现了氢燃料电池汽车从关键零部件到整车集成的国产化;重塑科技在本届进博会现场带来了130kW大功率PRISMA XII“镜星十二”燃料电池系统和电堆。另外,搭载重塑科技燃料电池系统的49T智能氢燃料电池重卡星索1号亮相重塑展台, 该车续航达1000公里。

  由此可见,氢能源作为新的清洁能源一亮相,就引来全球相关行业和领域的巨变,未来的发展的潜在能力十分巨大。

  政策的全力支持也是导致氢能爆发的导火线日晚间,中央、国务院发布《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》指出,推动氢燃料电池汽车示范应用,有序推广清洁能源汽车。进一步推进大中城市公共交通、公务用车电动化进程。

  北汽集团总经理张夕勇表示,规模上量是氢燃料技术路线提质降本的决定因素,也是氢燃料电池商用车产业高质量发展的落脚点和关键点。从今年北汽集团前三季度数据分析来看,氢燃料电池汽车产销分别完成879辆和906辆,同比分别增长54.2%和56.5%,尽管绝对值仍偏小,但快起步、高增长的大趋势已形成。随着产销量的逐步攀升,氢燃料电池商用车的规模降本作用将进一步显现。

  据相关媒体消息:11月10日,李嘉诚长子李泽钜任主席的长江基建集团向彭博社透露,该公司最近投资了氢气私募基金HYCAP,但未披露投资金额具体多少。李嘉诚家族在2021年已经多次投资于氢能源领域。

  长江基建副董事总经理Andrew Hunter表示,认为氢气在能源和运输系统的去碳化方面将具备极其重大意义。长江基建始终致力于开发、试验、生产及推广绿色氢气,用以作为家用天然气的零排放替代品,并作为柴油火车的替代燃料。他很高兴能投资于HYCAP以进一步拓展集团旗下的氢气项目。

  长江基建已经进行了多项氢能相关的投资,包括在澳洲投资氢气生产设施,未来拟在英国铁路系统中应用氢能。

  与此同时,李嘉诚家族近阶段正逐渐加码下注氢能源领域。该家族旗下的维港投资(Horizons Ventures)在2021年3、4月公开宣布的投资项目里有美国氢科技初创企业Syzygy、以色列绿氢技术公司H2Pro和氢能飞机初创公司ZeroAvia。

  氢能被视为新一代燃料的发展趋势,由于氢气燃烧的过程不产生碳排放,有潜力协助全球各国的减碳目标,但是低碳方式制造和储存氢气的技术还未成熟。

  2021年8月,英国商务部长Kwasi Kwarteng公布了一项战略,推动英国国内到2030年产生总计40亿英镑的氢气生产投资,支持9000个工作岗位。

  据高盛研究,到2050年,氢在公用事业行业的市场价值可能达到约12万亿美元(约76.9万亿人民币)。

  近期,在氢能源领域,现代汽车集团正式对外发布了“氢能愿景2040”——2040年将构建涵盖氢能技术、氢能出行和氢能服务全方位解决方案,致力实现让“每个人、每件事、每一处”都能轻松使用氢能源。

  虽然各国、各企业的氢能源事业布局都尚浅,但业内已经达成了一个共识——既相比路线随机、碳排放占比不高的乘用车,那些路线固定且占碳排放大头的商用车队更适合率先改用氢能源——尤其在地域辽阔的中国市场。

  因此,在“氢能愿景2040”战略下,现代汽车集团推出了氢能无人运输概念车(TRAILER DRONE)。作为一种可实现完全无人驾驶的集装箱运输系统,TRAILER DRONE搭载氢燃料电池系统作为动力源,根据行驶里程可量身配置储氢罐数量,一次充满氢气可拥有超过1,000km的续航里程。

  对于中国市场,现代汽车在氢能源领域目前为止最大的投资则是在广州建立了现代汽车氢燃料电池系统(广州)有限公司。

  根据规划,工厂将于2021年2月末正式奠基,计划将于2022年下半年投入批量化生产,初期规划年产能6,500套,该工厂将主要生产搭载在现代氢燃料电池车NEXO上的氢燃料电池系统。

  NEXO是现代汽车最新的氢燃料电池SUV产品。根据公开数据,其在全球已经累计销售2万辆以上。日前,在接受界面新闻记者采访时,现代汽车氢燃料电池系统(广州)有限公司副总经理金寅基表示,非常希望尽快将NEXO引进中国。“但是,由于中国相关法规对于储氢罐压力的要求与NEXO在全球的标准不同,中国是35兆帕,全球别的地方基本是70兆帕,因此NEXO中国版引进速度稍有延期。”

  近日,上汽通用五菱旗下新新一代氢燃料电池试制车正式亮相。据悉,这款全新的新能源车在氢燃料动力电池系统方面有着诸多优势,如模块化、轻量化、小型化等,它能轻松实现车内空间的充分的利用。同时,新车的动力系统具备智能交互模式,可以依据动力电池的SOC状态自适应调整能量流,让车辆获得动力性与经济性的最佳平衡。这款新车的上限功率为140kw,最高车速能够达到165km/h。目前,上汽通用五菱已在多款乘用车型上进行整车氢燃料电池系统搭载测试,后续会依据市场的需求来做规划。

  相关资料显示,自从2019年起,上汽通用五菱就已经展开氢燃料电池车的研发工作;2020年,第一辆氢燃料电池车制造完成。2020年7月,上汽通用五菱与武汉理工大学、佛山仙湖实验室形成“氢燃料电池汽车产学研战略同盟”。

  氢是世界许多国家的战略能源。早在20世纪70年代,利用燃料电池来为双子星5号飞船和阿波罗号飞船研制出单核能源技术。但氢能技术是在20世纪末和21世纪初别成本压制以致于经济萧条,直到2014年日本燃料储备科技大突破,加上石油和煤炭等储备萎缩所导致的能源短缺,“氢社会”的预言才被再次激发,氢气也得到了生产。

  在国内经济方面,日本是水电能源开发最活跃的领头羊,从市场和实践上讲,运输管理领域是全球氢能源应用的实例。

  氢能的生命周期也能拥有属性:(1)来源广泛,没有地域限制; (2)储存,适应大规模能源储存; (3)可再生能源桥,可转化为稳定能源; (4)零污染,零碳,氢是一种通用能源,可以发电、发热,并用作交通燃料。

  在全球范围内,氢能的发展慢慢的受到政府、能源生产企业、设备制造企业和研究机构的重视。国际氢能委员会预测,到2050年,全球氢能在能源中的比重将达到18%左右,氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。

  在我国,氢能源早在2019年就写入了国家发展纲要,而今年再次掀起一轮发展浪潮,21个国家将氢能源纳入新能源汽车发展纲要,8月份再次迎来一次炒作浪潮,而这次,从”双碳“目标推出,新能源发展,其中重点就有涉及氢能源发展,而随着冬奥会开幕,相关氢能源消息再度出炉,消息不断发酵,周末再次推上一个新风口!氢能源汽车电池示范应用推出!而氢能源是最清洁能源,它可以通过水电解成氢气和氧气,还记得前期高层发展戈壁滩和沙漠的风力发电吗?怎么样才能解决储能问题,如果将那些偏远地方风电利用起来分解水制造氢气,转为液态氢就解决了储能问题,这个逻辑多少人能懂?到时候这个产业链形成将又会是我国重大突破!所以我一直看好氢能源方向,而且这也是新能源汽车未来真正重点,一旦技术成熟,氢燃料电池最终取代锂电池!

  全球氢能产业长期处在加快速度进行发展的早期阶段。预计,随技术研发和产业资本的不断投入,全球氢能产业将在未来10至20年迎来加快速度进行发展的重大机遇期。中国是世界上最大的能源生产国和消费国,其能源生产和消费结构以化石能源为主。中国在应对气候平均状态随时间的变化和保护生态环境方面面临巨大压力和挑战。

  氢能巨大的发展的潜在能力为解决中国能源发展问题提供了新的可能。鉴于氢能技术方面的要求高、产业链复杂、投资需求大,政府、企业和行业组织有必要一起努力,抓住未来氢能经济发展的机遇。

  氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展的潜在能力的清洁能源,是人类的战略能源发展趋势。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已然浮现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的(例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车),但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用慢慢的变成了焦点。

  目前全世界内,氢能源分布式应用主要是通过燃料电池。燃料电池利用氢能源的方式不受热循环原理影响,因而具有更高的能量利用效率,同时还有更低的噪音。因此燃料电池应用是氢能源利用的主流途径。

  氢能源主产业链上游是氢气制备、氢气运输储存。上游氢气制备,包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)、石化资源制氢(石油裂解、水煤气法等)和新型制氢方法(生物质、光化学等)等多种途径;氢气储存包括气态储氢、液态储氢、固态合金储氢三种方式,氢气运输包括罐车运输、管道运输等方法途径。

  氢能源燃料电池是氢能源清洁高效利用的核心,同样也是整条氢能源主产业链的核心所在。燃料电池主要由膜电极组(MEA)、双极板、集流板、端板组成,其中膜电极组又是由质子交换膜、催化剂、气体扩散层组成。

  氢能产业横跨能源、材料、装备制造等多个领域,既能有效带动传统产业转型升级,又能催生新产业链,整合带动效果突出。因此,地方政府发展氢能的积极性颇高,多地发起氢能产业园区建设。目前地方政府规划的氢燃料电池电堆总产能超过1500兆瓦,氢燃料电池汽车产能总计近万辆。我国氢能产业化尚处于起步阶段,市场容量有限,关键技术、经济性及基础设施等均存在瓶颈,短时间内这些产能很难充分释放,一旦规划实施有可能面临产能过剩风险。

  在“十四五”规划纲要中,氢能与储能被列为前瞻谋划的六大未来产业之一。截至目前,已有10余个省及直辖市出台氢能产业专项政策,超过50个市、县出台氢能产业相关政策。

  国家对环境保护重视程度以及节能减排要求的慢慢地加强,环境保护政策及环境保护标准日趋严格,相关企业未来为执行环境保护的新政策和新标准将承担成本和资本性支出,从而给公司的经营业绩和财务情况带来一定影响。企业应通过产业体系调整和提档升级提高环保水平。

  根据国际氢能委员会预计,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值,燃料电池汽车将占据全球车辆的20%-25%,届时将成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。

  随着氢能应用技术发展逐渐成熟,以及全球应对气候变化压力的持续增大,氢能产业的发展在世界各国非常关注,多国政府都已出台氢能及燃料电池发展的策略路线图,美国、日本、德国等发达国家更是将氢能规划上升到国家能源战略高度。根据此前披露的《欧盟氢能战略》,欧盟计划未来十年内向氢能产业投入5750亿欧元(约合人民币4.56万亿元)。

  氢能产业也已成为中国能源战略布局的重要组成。2019年,氢能被首次写进《政府工作报告》。随后,燃料电池汽车示范应用政策的发布、新能源汽车产业高质量发展规划(2021-2035)的发布以及碳达峰、碳中和目标的设定,均为氢能产业及氢燃料电池汽车的发展注入了强心剂。

  2019年氢燃料电池产业相关投资及规划资金1805亿元。尽管受到疫情影响,2020年氢能投资金额仍有1600亿元,市场对氢能产业依旧充满信心。

  氢能产业属于资金密集型行业。在项目的实施过程中,市场环境、设备及材料价格、施工周期等因素有可能发生较大的变化,使项目有可能达不到原先预期的收益,存在一定的投资风险。氢能产业企业应采取谨慎的投资策略,制定并实施合适的投资决策程序及管理办法,对每个投资项目都进行严格的可行性研究,并就重点项目资源市场、技术方案、财务效益、安全环保、合法合规等多方面进行专项论证。

  氢作为能源载体用来消纳可再次生产的能源的利用已在全球开始推广,有助于可再次生产的能源和氢能的协同发展,利用前景广阔;太阳能、风能、地热、核能、电能等等均可以转化成氢加以储存、运输或直接利用,是一种理想的载能体。氢能还是目前唯一可利用的循环能源,可取自于水,燃烧后又变成无任何污染的纯净水,循环往复以至无穷。氢能将成为21世纪的最有潜力的绿色能源。

  1.美锦能源:国内最大的独立商品焦炭生产商之一,在全国焦炭市场具有较大的话语权和竞争优势,目前氢能源板块龙头,与多个地方合作开展氢能源项目,目前正在全力发展中。

  2.厚普股份:公司业务涵盖装备制造、工程设计、 燃气运营、物联网、技术服务等五大领域,公司产品主要使用在于天然气和氢能 源加注领域。

  3.潍柴动力:潍柴动力搭载公司氢燃料电池系统的黄河X7雪蜡车已经交付国家体育总局冬运中心投入使用 。

  4.雪人股份:公司主要营业业务最重要的包含制冰设备、压缩机产品及系统应用、油气服务、氢能源领域。

  5.雄韬股份:企业主要从事化学电源、新能源储能、动力电池、燃料电池的研发、生产和销售业务,基本的产品涵盖阀控式密封铅酸蓄 电池、锂离子电池、燃料电池三大品类。

  6.大洋电机:公司致力于成为全世界电机及驱动控制管理系统绿色环保解决方案领域的卓越供应商。定位“氢燃料电池技术为未来事业”,2021年7月,2辆氢能公交车交付浙江舟山市普陀区六横公交公司并投入到正常的使用中,由大洋电机舟山公司与东莞中汽宏远汽车有限公司联合打造,搭载中山大洋电机研发的51kW氢燃料电池发动机。

  7.亿华通:公司是一家专注于氢燃料电池发动机系统研发及产业化的高新技术企业。

  8.科威尔:一家专注于测试电源行业的综合测试设备供应商,为客户提供测试电源和基于测试 电源的检测系统解决方案。

  (本文数据来自Wind资讯、新浪科技、国网能源研究院、港股通、IC Insights、千际咨询、汽车之家等)

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