我國氫能產業(yè)鏈現狀與發(fā)展趨勢
動態(tài)2023-02-03
儲能氫能產業(yè)快速發(fā)展
羅曼
(中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院)
一、政策與大事
1.《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》發(fā)布
為加快推動新型儲能高質量規(guī)模化發(fā)展，2022年1月29日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》?！斗桨浮诽岢?，到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件。到2030年，新型儲能全面市場化發(fā)展?！斗桨浮肪劢沽蠓较颍鞔_了“十四五”期間的重點任務：一是注重系統性謀劃儲能技術創(chuàng)新;二是強化示范引領帶動產業(yè)發(fā)展;三是以規(guī)?；l(fā)展支撐新型電力系統建設;四是強調以體制機制促進市場化發(fā)展;五是著力健全新型儲能管理體系;六是推進國際合作提升競爭優(yōu)勢。
相較于2021年印發(fā)的《加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，《方案》進一步明確了新型儲能發(fā)展目標和細化重點任務，提升規(guī)劃落實的可操作性，旨在把握“十四五”新型儲能發(fā)展的戰(zhàn)略窗口期，加快推動新型儲能規(guī)?；?、產業(yè)化和市場化發(fā)展，保障碳達峰、碳中和工作順利開局。
2.氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃出臺
為促進氫能產業(yè)規(guī)范有序高質量發(fā)展，2022年3月23日，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯合發(fā)布《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》?！兑?guī)劃》明確了氫的能源屬性，是未來國家能源體系的組成部分，充分發(fā)揮氫能清潔低碳特點，推動交通、工業(yè)等用能終端和高耗能、高排放行業(yè)綠色低碳轉型。同時，明確氫能是戰(zhàn)略性新興產業(yè)的重點方向，是構建綠色低碳產業(yè)體系、打造產業(yè)轉型升級的新增長點。
《規(guī)劃》提出了氫能產業(yè)發(fā)展基本原則和氫能產業(yè)發(fā)展各階段目標，明確到2025年，基本掌握核心技術和制造工藝，燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站，可再生能源制氫量達到10萬～20萬噸/年，實現二氧化碳減排100萬～200萬噸/年。到2030年，形成較為完備的氫能產業(yè)技術創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應體系，有力支撐碳達峰目標實現。到2035年，形成氫能多元應用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費中的比例明顯提升。
《規(guī)劃》統籌謀劃、整體布局氫能全產業(yè)鏈發(fā)展，是碳達峰、碳中和“1+N”政策體系中的“N”之一，既是能源綠色低碳轉型的重要抓手，也為碳達峰碳中和目標實現提供了有力支撐。
3.電化學儲能電站安全管理標準規(guī)范進一步健全
2022年4月，《電化學儲能電站應急演練規(guī)程》《電化學儲能電站危險源辨識技術導則》《電化學儲能電站生產安全應急預案編制導則》三項國家標準征求意見。文件適用于鋰離子電池、鈉離子電池、鉛酸/鉛碳電池、液流電池、燃料電池等類型的電化學儲能電站，包括電化學儲能電站生產安全應急預案編制工作程序和綜合應急預案、專項應急預案與現場處置方案編制的技術、電化學儲能電站生產安全事故應急演練的計劃、準備、實施、評估總結和持續(xù)改進等內容和要求。
4月26日，國家能源局綜合司印發(fā)《關于加強電化學儲能電站安全管理的通知》，要求從高度重視電化學儲能電站安全管理、加強電化學儲能電站規(guī)劃設計安全管理、做好電化學儲能電站設備選型、嚴格電化學儲能電站施工驗收、嚴格電化學儲能電站并網驗收、加強電化學儲能電站運行維護安全管理、提升電化學儲能電站應急消防處置能力等七個方面進一步加強電化學儲能電站安全管理。
11月18日，工信部編制的《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組安全要求》國家標準征求意見。文件適用于電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組，并規(guī)定了應用于最大直流電壓不超過1500V的電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組的安全要求，以及試驗方法。
4.新型儲能參與市場相關機制不斷完善
2022年5月24日，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發(fā)的《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》指出，要建立完善適應儲能參與的市場機制，鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場，堅持以市場化方式形成價格，持續(xù)完善調度運行機制，發(fā)揮儲能技術優(yōu)勢，提升儲能總體利用水平，保障儲能合理收益，促進行業(yè)健康發(fā)展?！锻ㄖ诽岢鲂滦蛢δ芸勺鳛楠毩δ軈⑴c電力市場，鼓勵配建新型儲能與所屬電源聯合參與電力市場，加快推動獨立儲能參與電力市場配合電網調峰，充分發(fā)揮獨立儲能技術優(yōu)勢提供輔助服務等。
《通知》進一步明確了新型儲能市場定位，完善了相關市場機制、價格機制和運行機制，推動新型儲能在源、網、荷各端的潛力加速釋放，有利于提升新型儲能利用水平。
5.抽水蓄能電站項目加速推進
2022年4月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯合印發(fā)通知，部署加快“十四五”時期抽水蓄能項目開發(fā)建設。通知指出，“十四五”是落實《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》、加快推進抽水蓄能高質量發(fā)展的關鍵時期。做好“十四五”抽水蓄能項目開發(fā)建設工作意義重大。通知強調，要加快推進2022年抽水蓄能項目核準工作，確保2022年底前核準一批項目，并做好與“十四五”后續(xù)年度核準工作的銜接，促進抽水蓄能又好又快大規(guī)模高質量發(fā)展。
截至11月15日，2022年我國已核準抽水蓄能電站32個，裝機規(guī)模合計4329.8萬千瓦，總投資額約2913億元。加上2021年，“十四五”以來我國已核準抽水蓄能電站43個，裝機規(guī)模合計5709.8萬千瓦，項目投資額合計約3813億元。
據不完全統計，2022年全國新開工抽水蓄能項目共計25個，項目投資額超1943.6億元，總裝機規(guī)模3080萬千瓦。同時，有15個在建項目獲新進展，11個抽水蓄能項目實現投產發(fā)電。新開工項目主要分布在華東、華中和華北地區(qū)。其中，浙江省最多，2022年新開工5個項目。山西省和湖北省緊隨其后，分別有4個和3個抽水蓄能項目新開工。
6.多個新型儲能示范項目建成投產
2022年5月24日，220千伏儲南線和儲灣線順利送電，大連液流電池儲能調峰電站成功接入大連電網，標志著大連電網首個“黑啟動”電源投入使用。大連液流電池儲能調峰電站是國家能源局批準建設的首個國家級大型化學儲能示范項目，總建設規(guī)模為200兆瓦/800兆瓦時。
5月26日，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目舉行投產儀式，這標志著世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站正式投入商運。該項目是我國壓縮空氣儲能領域首個商業(yè)電站項目，一期儲能、發(fā)電裝機均為60兆瓦，儲能容量300兆瓦時，遠期建設規(guī)模1000兆瓦。項目的投運，能有力支撐當地電網的調峰需求，促進電力系統安全平穩(wěn)運行，緩解峰谷差造成的電力供應緊張局面。
8月25日，全球首個“二氧化碳+飛輪儲能”示范項目在四川省德陽市建成，標志著我國這一儲能技術邁開了工程化應用的步伐。該項目儲能規(guī)模10兆瓦/20兆瓦時，能在2小時內存滿2萬千瓦時電。
9月30日，國際首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目在河北張家口順利并網發(fā)電。該示范項目總規(guī)模為100兆瓦/400兆瓦時，核心裝備自主化率100%，每年可發(fā)電1.32億千瓦時以上，能夠在用電高峰為約5萬戶用戶提供電力保障，每年可節(jié)約標準煤4.2萬噸，減少二氧化碳排放10.9萬噸，是目前世界單機規(guī)模最大、效率最高的新型壓縮空氣儲能電站。
7.我國首個主營抽水蓄能上市公司亮相市場
2022年9月28日，南方電網儲能股份有限公司在上海證券交易所重組更名上市。南網儲能公司由原文山電力公司實施重大資產重組成立，主要從事抽水蓄能和新型儲能業(yè)務，是我國首個主營抽水蓄能的上市公司，標志著南方電網抽水蓄能和電網側獨立儲能業(yè)務實現整體上市。
南網儲能目前運營管理7座抽水蓄能電站、4座電化學獨立儲能站、2座調峰水電站，正建設4座抽水蓄能電站和3座電化學儲能站，同步推進10余座抽水蓄能、電化學儲能站點的前期開發(fā)工作。其中，抽水蓄能在運總裝機容量為1028萬千瓦，約占全國抽水蓄能總裝機容量的四分之一。南網儲能公司重組上市符合電力行業(yè)發(fā)展方向，將充分借助資本市場力量，推動競爭性輔助服務市場加快建設，在能源產業(yè)鏈、價值鏈中更好發(fā)揮引領作用，為構建新型電力系統提供重要支撐。
值得一提的是，目前，兩大電網都在積極布局儲能，發(fā)展電網側儲能。11月22日，河北豐寧抽水蓄能電站4號機組投產發(fā)電。這是國家電網2022年投產的第12臺抽蓄機組，標志著該公司已全面實現年初定下的12臺機組365萬千瓦裝機容量的年度投產計劃目標。
8.儲能領域高層次人才加快培養(yǎng)
2022年8月10日，教育部辦公廳、國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發(fā)《關于實施儲能技術國家急需高層次人才培養(yǎng)專項的通知》提出，加快培養(yǎng)一批支撐儲能領域核心技術突破和產業(yè)發(fā)展的高層次緊缺人才，為提升國家儲能領域自主創(chuàng)新能力和戰(zhàn)略核心科技作出更大貢獻。
《通知》明確，選取清華大學等10家研究生培養(yǎng)單位和中國石油天然氣股份有限公司等18家企業(yè)作為儲能技術國家急需高層次人才培養(yǎng)專項實施單位，并公布了儲能基礎材料與工藝等12個培養(yǎng)方向，將圍繞國家需求，充分發(fā)揮產學研協同育人優(yōu)勢，為我國儲能領域核心技術突破培養(yǎng)和儲備一批創(chuàng)新能力強的復合型科技人才，推動形成儲能領域高層次創(chuàng)新人才輩出的新格局。
9.氫能利用實現多項突破
2022年4月30日，由國家能源集團國華投資蒙西公司建設的重載鐵路加氫站科研示范項目順利完工，標志著我國首個重載鐵路加氫科研示范站正式建成，具備加氫條件。該項目位于內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內新朔鐵路海勒斯壕南站，該站將為國內首臺大功率氫能源動力調車機車和國內首臺以“氫燃料電池+鋰電動力電池”為動力的“零排放”接觸網作業(yè)車提供氫能供應。
5月25日，浙江寧波慈溪氫電耦合直流微網示范工程開工，該示范工程是國家電網公司首個氫能相關的國家重點研發(fā)計劃配套項目。項目投運后，每日可滿足慈溪濱海經濟開發(fā)區(qū)10輛氫能燃料電池大巴加氫和50輛純電動汽車直流快充需求。
7月6日，國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站在安徽六安投運，標志著我國首次實現兆瓦級制氫—儲氫—氫能發(fā)電的全鏈條技術貫通。該項目是國內首次對具有全自主知識產權“制、儲、發(fā)”氫能技術的全面驗證和工程應用。示范站采用先進的質子交換膜水電解制氫技術，額定裝機容量1兆瓦，年制氫可達70余萬標立方、氫發(fā)電73萬千瓦時，對于推動氫能研究應用、服務新型電力系統建設具有重要的示范引領作用。所制氫氣可在氫燃料電池車、氫能煉鋼、綠氫化工等領域廣泛應用，氫能發(fā)電可用于區(qū)域電網調峰需求。
8月19日，全國首座“氨現場制氫加氫一體站”示范項目啟動儀式在福建省福州市長樂區(qū)舉行，這也是“氨制氫加氫”這一國際領先技術首次走出實驗室，投入商業(yè)應用。此項目的實踐與突破，可顯著降低氫氣的儲運成本、用氫成本并提高安全性，同時解決加氫站儲氫用氫面臨的瓶頸問題，對交通領域燃料電池汽車的商業(yè)化推廣提供了一條重要的技術途徑。此外，因其整套制氫裝置具有占地面積較小、運輸方便等特點，為今后“以油育氫、以氫增油”的油氫合建模式提供了一條重要路徑。
9月19日，全球最大煤制氫變壓吸附裝置項目在陜西榆林正式投入運行，將有力助推我國煤炭清潔高效轉化。煤制氫裝置采用了自主研發(fā)的大型化變壓吸附專利技術，以煤炭為原料，每年產氫總能力達35萬噸。作為煤炭資源高效清潔利用的重要手段，該技術對我國能源安全、社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善意義重大。該項目攻克了大型煤制氫裝置在工藝技術、設計制造等方面難題，實現了對國外技術的替代和超越，不僅搭建了由煤炭向石油化工產品轉化的橋梁，還有效實現了資源回收、污染治理和碳減排。
11月16日，廣東石化石油焦制氫聯合裝置順利產出合格氫氣，標志著全國首套100%石油焦制氫聯合裝置投產運行取得圓滿成功。該裝置年產氫氣將達16億標準立方米，年產燃料氣將達31億標準立方米。
二、問題與展望
1.抽水蓄能投資主體多元化趨勢明顯
抽水蓄能是目前技術最成熟、經濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的儲能方式。我國抽水蓄能電站已建、在建規(guī)模均居世界首位，但是相比市場需求，建設數量還遠達不到要求。在諸多利好因素下，一大批建設條件優(yōu)越的抽水蓄能項目將陸續(xù)開工建設，建設規(guī)模將躍升至億千瓦級，投資規(guī)模也將達到萬億級甚至更高。
過去，我國超八成的抽水蓄能電站是“網建網用”模式，投資主體主要為國家電網和南方電網，項目收益采取內部核算制。隨著2021年兩部制電價的實施，抽水蓄能開發(fā)迎來了盈利拐點。在政策支持下，越來越多企業(yè)正參與到抽水蓄能電站開發(fā)建設中來。
2.多種新型儲能技術齊頭并進
新型儲能不同技術路線各有優(yōu)勢，互為補充。響應速度方面，鋰離子電池、液流電池儲能響應速度快，達到毫秒級，能更好地滿足電網調頻需求。轉換效率方面，鋰離子電池、重力儲能等轉換效率較高，達到80%～90%。儲能時長方面，從現有項目來看，壓縮空氣儲能存儲時間最長，達到4～8小時，液流電池和重力儲能存儲時間為4小時左右，鋰離子電池儲能僅為2小時左右。壽命方面，壓縮空氣和重力儲能壽命能達到30年以上，液流電池儲能壽命為15～20年，鋰離子電池儲能壽命僅8～12年。安全性方面，液流電池、壓縮空氣和重力儲能等安全性較高。
從實際應用來看，鋰離子電池儲能技術成熟較早且建設周期較短，裝機已占新型儲能總裝機的近九成，但受制于其儲能時長和安全性能，難以滿足“新能源+儲能”模式對長時儲能的需求。其他新型儲能技術在儲能時長、安全性等方面表現較優(yōu)，能夠對鋰離子電池儲能技術形成有效補充。隨著液流電池、壓縮空氣儲能等一系列重大示范項目落地，其發(fā)展確定性逐漸顯現，新型儲能將呈現多元化發(fā)展趨勢。
3.氫能供需兩端將發(fā)生結構性調整
從供給來看，我國已是世界上最大制氫國，氫氣年產量約3300萬噸。其中，煤和天然氣制氫占比約78%，是成本較低且技術成熟的制氫方式，但存在碳排放量高、氣體雜質多的缺點，在“雙碳”背景下增長空間受限，現有產能亟待清潔替代。工業(yè)副產氫約占21%，主要利用氯堿化工和煉焦等行業(yè)的尾氣提純制氫，具有一定成本優(yōu)勢。目前我國可再生能源電解水制氫行業(yè)剛剛起步，受制于技術經濟性，整體占比不到1%，但其脫碳性能決定了未來將成為氫能產業(yè)發(fā)展主體。
從終端消費來看，我國氫氣主要應用于工業(yè)領域，如石油煉制、石化產品生產、化肥制造、新型合成燃料工業(yè)等，其中耗氫量最大的是合成氨，其次是合成甲醇。目前氫能在交通領域的消費占比仍較低，年用量不到2萬噸。自國家正式將“氫能與燃料電池”作為能源科技戰(zhàn)略創(chuàng)新方向以來，氫燃料電池汽車領域逐漸成為氫能產業(yè)應用的熱點領域，“十四五”期間，各地規(guī)劃氫燃料電池電堆的總產能已高達3000兆瓦，規(guī)劃的燃料電池汽車總產能超過10萬輛。同樣逐漸火熱的還有建筑領域，基于氫燃料電池的固定式UPS電源以及冷熱電聯供能源系統正在加速發(fā)展。除此之外，因為氫具有長周期儲能特性，對可再生能源規(guī)?；镁哂兄匾饬x，氫能將在新型電力系統中起到重要作用。
4.產業(yè)政策和標準持續(xù)完善助推氫能產業(yè)蓬勃發(fā)展
我國正在積極制定氫能的產業(yè)標準和支持政策。目前，我國已經發(fā)布氫能各環(huán)節(jié)相關國家標準80余項，行業(yè)標準約40項，全力推動氫能產業(yè)規(guī)范發(fā)展。支持政策方面，內蒙古自治區(qū)已將氫能作為能源品種管理，拓寬了氫能應用范圍，部分地區(qū)還對氫能產業(yè)示范應用和產業(yè)化推廣提供資金支持，并制定獎懲機制，降低氫能項目投資成本的同時，有力地保障了項目的可持續(xù)發(fā)展。在地方政策和推廣補貼的支持下，長三角、珠三角、京津冀等地區(qū)已初步呈現出氫能產業(yè)的集群效應，而以內蒙古、寧夏等地為代表的西北部地區(qū)，充分利用風光資源稟賦優(yōu)勢，已具備布局風電、光伏電解水制氫的產業(yè)基礎，一批氫能示范項目正在逐步落地投產。
“十四五”時期，在一系列政策支持下，氫能產業(yè)將迎來重大發(fā)展契機，能源、交通、工業(yè)等領域都將加快推進氫能示范應用和技術創(chuàng)新，助推各個行業(yè)通過氫能實現加速的降碳脫碳和轉型升級。同時，協同風光等新能源大規(guī)模開發(fā)利用，我國將逐步構建起蓬勃發(fā)展、清潔低碳的氫能產業(yè)。
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