氢能商用车

你好，我是马一峰，欢迎来到《能源前沿报告》。 前面两讲我们讲了清洁能源中的光伏和风电，这一讲我带你看看被称为人类终极清洁能源的氢能。 你可能经常听到氢能，但又感觉它的存在感很低。电动车都已经用上光伏发的电了，氢能车却始终没看见几辆，更别说其他的应用了。我要告诉你的是，从2022年开始，氢能要真正进入实质性应用阶段了。 2022年3月23日，国家发改委和能源局联合发布了一份文件，叫《氢能产业发展中长期规划2021-2035》，它被业内称为最有含金量的文件，因为它是历史上第一次把氢纳入了能源目录，还规划了氢能产业的具体发展路径。要知道，之前氢可是按照危险化学品管理的，现在它成为了能源中的一员，这意味着氢能产业正在发生大变化。 我还看到一个有意思的事儿，在这个文件出台前不久，也就是2021年8月14日，雄安新区有一条名叫“容易线”的氢能重卡示范线正式投运。重卡，也就是重型卡车。线路起点是在雄安新区容城县薛庄村，终点到易县渭庄村，全长59公里，是雄安新区主要建材运输通道之一。 你千万别小看这条“容易线”，它可是全国首个氢能重卡运输的线路，也是全球最大的批量氢能重卡运输线。现在，有上百辆的氢能重型卡车正在这条路线上来回运送砂石等建材。 为这些重卡供应氢气的是河北旭阳化工集团，是一家做煤炭和焦炭化工的企业，它们每年能生产10亿立方米的工业副产氢。从旭阳化工到“容易线”加氢站一共有124公里，用长管拖车就直接运过去了。 值得注意的是，这些重卡属于商用车。而这条“容易线”的运作模式，是氢能产业目前为止，能找到的最具实际操作性的路线了。在我看来，这个模式可以被总结为：工业副产氢就近用于固定线路的商用车。随着这个模式的不断推广，氢能会大规模被应用起来。 你可能会问了，我为什么能对这个模式这么有信心呢？因为它选择了一个非常合理的消费端场景——商用车。 我给你说说理由。从社会价值上来看，商用车有个明显的问题，就是排放高，值得用氢能做替代。有组数据显示，到2021年12月，我国的汽车保有量是3亿辆左右，商用车保有量是3800万辆。商用车占比虽然只有12.7%，但它的“破坏力”惊人，消耗了全国51%的车用汽柴油，二氧化碳排放量占了道路交通的56%，污染物排放量占比更是达到80%。 从应用场景上来看，我国现在的加氢站密度不够，只有255座，建一座要投资1200到1500万人民币，想达到加油站那么高的密度，还需要很长时间。所以短时间内，个人乘用车的便捷加氢根本实现不了。而商用车多行驶在固定路线上，比如公交车、物流配送车、环卫车、专线卡车等等。在这些固定路线上提高加氢站密度，就能直接解决使用场景中，加氢站密度不够的问题。 最棘手的是氢能汽车的安全性。氢气的爆炸极限是4.0％～75.6％，非常宽，也就是说，空气中只要混进4%的氢气，一旦遇火就容易爆炸。氢能汽车如果停在地下车库这样的封闭空间，会非常危险。大部分的商用车是停放在露天环境，万一氢气泄露了，马上会被稀释，爆炸风险能大大降低。 这么看来，商用车确实是氢能发力的首选领域。 商用车就位了，那氢能从哪来呢？ 氢能主要分为三类，分别是：化石能源制氢，电解水制氢和工业副产氢。2021年，我国的氢能产量一共有3300万吨，是全球第一。氢能产量是不少，但不是都能用到商用车上的，为什么这么说呢？ 我们先来看化石能源制氢。化石能源制氢的产量最多，有2640万吨，但它属于“灰氢”，碳排放很高，并不能作为氢气来源。 电解水制氢，现在的产能大约是30到50万吨。有很大一部分的电解水制氢要用到煤电，含碳量也很高，和化石能源制氢本质上没啥区别。电解水制氢中还有一部分是“绿氢”，这是真正的可再生能源，但只有不到10万吨。那份文件明确说了：“十四五”期间的计划，绿氢的年产能最多达到20万吨。 20万吨氢气是什么概念呢？我给你算笔账。全国的商用车消耗了51%的车用汽柴油，如果按照内燃机普遍的效率35%左右计算，换算成氢气，得需要约3300万吨。就算让10%的商用车先用上绿氢，那也需要300多万吨。 所以说，电解水制氢远远达不到氢能产业发展的需求。 接下来，我们再看看属于“蓝氢”的工业副产氢。工业副产氢是指工业生产产品的过程中，作为副产物出现的氢。也就是说，这部分氢气，不管你用不用，它都会产生，与其废弃掉，倒不如利用起来，作为氢气来源。2021年，我国的工业副产氢产量有660多万吨，显然，用来推动氢能的初期发展足够了。 另外，工业副产氢还有不少优点。 比如，成本低。行业有对成本做过统计，平均下来，化石能源制氢大约11元/KG，电解水制氢35-46元/KG，工业副产氢16元/KG。工业副产氢的成本虽然比煤制氢高一点，但还是划算的。加上工业副产氢在生产过程中一定会产生，比起废弃掉，不如利用起来。 还有个优点，是产业分布分散。能生产工业副产氢的焦化和氯碱产业，在山西、河北、内蒙、陕西、四川、安徽、天津等省市都有分布。而这些地区都有相应的氢能商用车规划，氢气产地与氢能潜在需求区就很好的重叠了，运输半径变小，副产氢在供应上也方便了。 合适的氢气找到了，但有一个新问题。这些氢气主要来源于化工厂，一旦化工厂停产或者增产了，氢气就会出现不够用，或者太多没地方存的问题。但使用方的氢气用量又相对固定，这就需要双方对氢气供应要进行有效控制。 那这个问题该怎么解决呢？ 通过技术。中国科学院大连化学物理研究所研发的一项技术，叫二氧化碳加氢制甲醇。这项技术能把多出来的副产氢和二氧化碳结合生成甲醇，等需要的时候，再把甲醇拿出来重整制成氢气。 还有一种办法，是用调峰电量来制氢。波谷时的电价很便宜，如果用于电解水制氢，成本很低，还能稳定电网，一举多得。山东华电潍坊公司已经这么干了，2022年3月，它们开始建设调峰电制氢储能站，每小时能产5000立方米氢气，够一辆49吨的氢能重卡跑上4000公里。 除此之外，有一项重磅政策，也能促成工业副产氢的大幅度增产。 2022年2月18日，国家发展改革委等12个部门，联合发了一个文件，名字我给你念一下《关于印发促进工业经济平稳增长的若干政策的通知》。里面强调了，原料用能消费不再纳入能源消费的总量控制了。 我来解释一下，从2015年开始，我国实行的是“能耗双控”，也就是说，要在能源总量和消耗强度两项上进行控制。总量是指一个地区的能源消费总量，强度是指单位GDP所消耗的能源量。 这回的政策出台后，煤炭、石油等化石能源，如果不是单纯燃烧，而是作为化工原料使用，就可以一定程度上扩大规模了。刚才讲的，像旭阳化工这类的焦化厂，在以前是要被双控的，根本没办法扩大规模。那这项政策出台后，会极大刺激煤化工的发展，带来更多工业副产氢，为氢气供应提供保证。 这么看来，生产端问题不大，但在消费端，目前的成本还很高。 比如，在发电成本上，柴油发电机的成本是每千瓦500到700元，氢燃料电池是每千瓦3000元，中间有4到6倍的差距。再比如，购车成本上，“容易线”上的氢能重卡，普遍价格在130到150万，同样吨位的柴油重卡，价格在40到50万左右，两者相差三倍左右。同时，燃油重卡每公里燃料成本是2元到2.3元，而氢能重卡却在4.2元到4.9元之间，价格差也在两倍上下。 你肯定能想到，设备、运营等成本过高，氢能车市场就难推广。十三届全国政协副主席万钢，在2021年6月的“十一届中国汽车论坛”上，就公开表态说：补贴要轮到氢了。确实，国家的补贴政策已经跟上 。山东、广东、福建、江苏、上海等省市都有政策出台，商用车是氢能发展的重点补贴对象，北京给一台氢能重卡的补贴最高能达到189万。 事实上，整个氢能产业已经整装待发了。生产上，利用已有的工业副产氢，做到就近消纳氢气；消费上，先从交通领域的商用车入手，加上补贴等政策力度，打开氢能市场。 这种“用消费端拉动生产端”的方式，与电动车产业非常相似。目前，电动车充的电，70%都是煤电，但没关系，先培养消费习惯，等大家都用上电动车，终端产品的价格降下来后，再反向去优化供电端。 电动车主要发力在乘用车上，我们有发达的电网，建充电桩和换电站相对容易。氢能的问题是，它没有“氢网”这个基础设施，才选择了固定路线的商用车，可以就近使用工业副产氢。但它们的发展模式是一样的，就是在产业大网络下，先找到一个局域网运行起来，然后再逐步扩展。 我判断，接下来产业链上各企业会迎来发展红利期，比如，做氢燃料电池、氢能商用车、氢气运输的企业；再比如，生产工业副产氢的企业，成为氢气主要供应方后，会进一步提高副产物的经济性。当然，氢能除了应用在交通，未来在储能、发电和工业原料领域也会有更多空间，我们就拭目以待了。 好，以上就是这一讲的全部内容。你还关注到氢能有哪些应用呢？欢迎你留言分享，一起交流。