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碳中和倒计时:氢能之热
选对股买对时
中线波段的公社达人
2021-04-21 23:28:50
嘉宾:中石化董事长、党组书记工程院院士张玉卓; 隆基股份总裁李振国; 明阳集团董事长张传卫; 国家电投集团氢能科技公司董事长、委书记李连荣。

中石化
制氢:一年氢气生产350万吨,占全国14%
加氢站:1)中石化有10座正在运行,目标是今年建成运行100座,“十四五”期间建成1000座;2)现在全世界只有500多座加氢站,中国正在运行也只有100多座。

明阳集团
制氢:1)海上风电,离岸30公里,可以开发两亿千瓦;离岸100公里,负100米海水,可以开发5亿千瓦。2)今年下水的将是16.6MW,可以安装三个制氢装置,满足年发电利用5000小时,满足陆上两个加氢站、每个加氢站每天2.4万立方的销售。3)成本:按5000的年利用小时,度电成本可以做到3.5角以内。折算到氢能成本,绿氢成本在33元钱一公斤。yan

氢能的几个挑战
挑战一:用什么来制氢?灰氢?蓝氢?绿氢?
1)灰氢:用化石能源制氢,不处理二氧化碳,含碳最高,占比96%;2)蓝氢:用化石能源制氢,处理二氧化碳;3)绿氢:新能源制氢。

挑战二:氢能装备如何自主?
1)八项关键技术:氢燃料电池里头有六项技术,分别是催化剂、扩散层、质子交换膜、膜电极、双极板还有电堆,上车之后的系统里头还有两项技术,是空气压缩机和氢循环泵。
2)三大任务,第一大任务就是把我们的自主化的研发体系建立起来;第二个是以自主技术为基础,建立支持自主的产业链;第三任务就是推进规模化的发展,因为氢能经济是下一个万亿级的风口。

挑战三:氢能基础设施如何搭建?
主要是海水运输和加注,就是提高普惠服务。

挑战四:氢能场景如何打造?
张玉卓:1)把我们现有的原料氢用绿氢来替代;2)交通运输工具的氢能化。
李振国: 1)冶炼工业的还原剂;2)航空远洋运输里面用的燃料;3)老百姓的日常生活。
张传卫:打造以新能源为主体的新型电力系统。
李连荣:用在健康产业。

Q&A
主持人: 对于碳中和,您是信心满满还是压力山大?
张玉卓: 有压力,但是还是很有信心的,化石能源公司有碳,所以碳的减排、碳中和对化石能源公司来讲,确实是一个巨大的挑战,但是作为有社会责任感的,考虑到长久可持续发展的公司来讲,必须要把碳减排乃至实现碳中和作为一个目标。

主持人: 中石化提出要到2050年,也就是提前10年,要实现碳中和,你们的底气来自哪里?
张玉卓: 中国石化作为全球最大的工业企业,也是我们国家最大的工业企业,我们树立了我们100多个企业的碳排放底数,对今后每一个领域如何实现减排,减排的时间表都做了认真、深入研究,再加上中石化技术体系比较完备,已经对所有碳减排从全产业链,上游、中游、下游如何减排都进行了系统安排,所以对2050年实现碳中和我们是充满了信心。

主持人: 您是工程院的院士,在实现碳中和这个目标上,您是如何平衡这两个工作的?
张玉卓: 碳中和本身是个科学问题,也是个时间问题,必须要把握规律,在五年(2016年)以前,我再中国工程院的能源学部,主持了一个能源课题,叫“碳约束条件下我国能源结构优化战略研究”,动员了几十位院士、专家,进行了长达两年多的研究,这个研究使得我们对碳减排的规律和我们国家能源优化结构的规律把握得比较好,我们掌握了在二氧化碳约束条件下,用什么样得能源结构、能源组合,会对我们国家能源得社会总成本最低。

主持人: 当时有没有提出像今天一样的时间表、路线图?
张玉卓: 还没有到2060年这样一个跨度,因为当时已经注意到欧洲的一些公司提出了到2050年能不能实现碳中和,相应地我们也对这个时间跨度进行了一些研究,我们认为在一些领域,随着技术的进步,随着新能源可再生能源成本的降低,实现这个目标是有可能的。

主持人: 中石化提出,在十四五期间,要打造成全中国第一大的氢能企业集团,这个背后是什么样的底气在支撑呢?
张玉卓: 首先中石化现在的制氢规模是国内最大的,我们现在一年氢气生产是350万吨,占全国14%,但是氢,今天都是作为原来进行化工生产的。另一方面,中石化在氢的运输、储存、加注、使用这些环节中都有相当坚实的基础,比如我们在氢气的运输,我们已经有三条运输管线,已经运行了多年,对于氢气的运输、规律、成本、安全,都有比较好的把握,那么加氢站中石化布局现在已经全面展开,现在已经布了10座正在运行,我们的目标是今年要建成运行100座,“十四五”期间要建成1000座,现在全世界加起来也只有500多座加氢站,我们国家正在运行的加氢站也只有100多座,我们的目标就是对氢能全产业链进行系统的布局,最重要的一条就是让大家加氢像加油一样方便。

主持人: 现在中石化在全国有30000多家加油站,“十四五”期间要建成1000加氢站,会不会自己抢了自己的饭碗?
张玉卓: 从今后能源发展趋势,可再生能源,特别是氢能进入到终端能源这个环节上来看,今后我们的能源终端,可能是既包括有碳的能源,也包括电,也包括氢,也包括热在内,中石化今后,我们的加油站就不仅仅是加油,我们可能是油、气、氢、电加上综合服务,我们叫做非油品服务,这样今后大家到一个现在的加油站,将来就是一个综合服务站,甚至包括充电和换电池的,都可以在中石化综合服务站一战解决。

主持人:对另外三位嘉宾来说,到底是来蹭这个热度的,是来赶这个时髦的,还是看到氢能产业与众不同的“钱”景?这个“钱”是金钱的钱,是前程的“前”?
李振国: 在碳中和的道路上,氢能是一个不可或缺的二次能源形式,因为就今天而言,咱们国家的碳排放,来自于电力系统的占比大概是42%,剩下更大部分的碳排实际上是来自于类似能源化工、冶炼、交通运输以及老百姓平常的日常生活,包括做饭取暖,这些内容的脱碳,整体上仔细你去把它分析完备以后,你会发现必须要引进氢能,才能真正做到这种脱碳,刚才张董事长提到了,国内总体上有2500万吨氢,但是这些氢的96%是灰氢,我们做光伏的,实际上是通过光伏的绿电,把它转换成绿氢,把氢的属性、特别是碳属性改变,这就是我们未来隆基股份跟这个氢的关系。

张传卫:氢从海上来,海上风电到海水制氢,生产制氢的主战场是在海上,消纳的主市场是在沿海城市,我们整个中国14个沿海省份,56个地级市,经济总量占我们国家60%以上,人口超过60%,能源的70%是对外依存的,所以要从海上上来,这是目前为止,中国解决过去经济在沿海、能源在西部,远距离输送的一个历史性问题,同时过去海上来的都是购买的油和气,那么现在从海上来的是,中国离岸100公里的海上风电,海水制的氢实际上岸就进入负荷中心,电和氢同时进入张董事长刚才介绍的加氢站、充电站,而且是非常廉价的绿氢。

李连荣:在能源行业的三个大问题,一个就是我们整个碳的排放,能源体系的一个高碳,碳排放比较高,第二个就是我们部分能源,石油、天然气进口依存度比较大,第三个问题就是我们国内丰富的光伏和风电,间歇性的能源,由于电网消纳困难,不能得到上网,我们对这个问题分析之后,氢能是解决中国能源问题的一把钥匙,我们通过氢能的开发,能够释放光伏和风电这些间歇性的能源,做这个化石能源的替代,减少进口的依存量,同时氢能作为新型的终端能源,进入到终端之后,跟电能够构成一个很好的互补体系,解决能源的供应问题。基于此,把发展氢能作为国家电投集团一个战略任务,列入到集团的战略规划,两条线,一个是做能源,从一次能源向氢能转化,然后向下游配送,第二个就是我们做科技和装备,到目前形成了一个基础材料的研发,实现自主化,解决了我们核心的材料,同时也做了自主化的氢燃料电池。

主持人: 越来越多的企业进入到氢能领域中,是合作还是竞争呢?
张玉卓: 合作远大于竞争,您今天选的我们这几家,代表了氢产业链的一个完美组合,氢从产业上来讲,制氢、输氢、加氢、用氢四个环节,从生产性来讲,可再生能源光伏和风电,这是成本下降最快的,目前就已经具备了竞争力,那么从国家电投,他们研究用氢,氢燃料电池起步是比较早的,作为中国石化来讲,我们既是氢的生产大户,也是氢的使用大户,不管是我们原材料的生产,还是我们能源的分配,都需要氢的导入。这样的话,就氢能源产业链的氢的生产分配和氢的使用都包括了。这样我们的合作远大于竞争。

氢能的几个挑战,挑战一:
主持人: 用什么来制氢?灰氢?蓝氢?绿氢?
张玉卓: 现在定义灰氢,就是用化石能源制氢,不处理二氧化碳,含碳最高的。蓝氢就是用化石能源制氢,但是把二氧化碳处理了,不向外界排放二氧化碳。绿氢就是新能源制氢。

主持人: 目前哪一种制氢的方式是主流方式?
张玉卓: 目前96%以上是灰氢,正在往蓝氢这个方向发展,未来绿氢会成为大场面、主场面,这个根本还是取决于成本,因为现在用煤气化制的氢,不处理二氧化碳,跟你一度电一角钱的成本是差不多的,但是因为没有处理二氧化碳,处理二氧化碳要花成本,处理完二氧化碳的成本,如果高于绿氢的成本,那为什么要发展蓝氢呢?

主持人: 大家在氢能产业链上的一些优势?
张传卫:我们海上风电,现在沿海离岸30公里,可以开发两(万亿)千瓦的规模;“双一百”也就是离岸100公里,负100米海水的时候,可以开发500个GW,也就是5亿千瓦,那么一个风机岛,我们今年下水的将是16.6MW,可以安装三个制氢装置,满足年发电利用小时 5000小时,然后能满足你陆上两个加氢站,每个加氢站每天2.4万立方的销售。我们算了,我们现在5000的年利用小时的时候,度电成本可以做到3.5角以内,3.5角是什么概念呢?折算到氢能成本,绿氢成本就可以在33元钱一公斤,这个时候如果输送到上岸的话,我们可以到38元,这个基本可以支撑目前跟油相应的成本,而且支撑1000座加氢站,同时还支撑加氢站的充电站。

主持人: 成本控制是不是其中最核心的问题?
张玉卓: 是最最核心的问题,因为你要让一个交通工具,老百姓愿意用,首先是一个成本、便利性、可获得性,燃料的成本如果比现在的油贵,就不会用,我就想请教张董事长,还有没有降低成本的潜力?

张传卫:比如说我们还可以算一个成本,我们中国是淡水资源贫乏的国家,我们如果在陆上,比如说1000座加氢站长期依赖绿氢的话,对淡水的需求是非常大的。比如说1000座加氢站,可能一年需要1亿吨淡水,淡水也将是个成本。而且是一个需求上的短缺,海水制氢是更大的空间。

张玉卓: 我内心的期望值,如果要是你的海水风电的成本,如果降到每度电海上2-2.5角,因为我们算账,粗略地说,各10元钱,制氢10元钱,运输10元钱,加氢10元钱,30元钱,然后你得给企业5元钱的利润空间,35元钱,35元钱跟现在油的成本是一样的,如果能够做到,我认为竞争力是有的。

主持人: 张董事长给出的这个价格体系其实也是市场的统计,想问问隆基股份的董事长李董如何解决这样的难题?
李振国: 关于氢能跟光伏的结合,今天先不说这个应用加氢站的场景,比如说咱们的能源化工这个体系,有很多工厂,本身就在光伏资源丰富的地区,在它旁边我们通过建一个比较大型的光伏电站,并且通过间歇式制氢,我只保留一个一两天的储存能力,我就可以实现连续性供血,到咱们这个化工厂,如果亿这种形式来算氢的成本,其实今天我们完全就可以做到十几块钱一公斤的水平。

主持人: 这样的一番算账是不是让张董颇有信心?
张玉卓: 我已经有点激动了,因为我是希望我们产业链上的每个环节都能够有贡献,而且都能够持续地有技术进步,进一步降低成本,实际上光伏、风电都是作为间歇能源,那么氢作为储能的一个载体,是最理想的。所以在绿氢发展过程中,和绿电是一对孪生兄弟,未来我认为绿电和绿氢的引入,比人们想象的可能要快,因为技术进步和成本降低的速度非常快。

挑战二
主持人: 氢能装备如何自主?
李连荣:从氢能源的制备到储运到应用,每一个环节都有关键技术,咱们国内目前对整个氢能当前的卡脖子技术做了一个清理,清理出八项关键技术,就是我们业内说的“八大件”,这八项技术里面,在氢燃料电池里头有六项技术,分别是催化剂、扩散层、质子交换膜、膜电极、双极板还有电堆,在上车之后的系统里头还有两项技术,就是空气压缩机和氢循环泵,当前这八项技术,既制约了整个的氢燃料电池这个行业的发展,同时这八项技术也对我们上游的一个电解水制氢的技术路线,对这个整个的装备也构成了制约。这个事就是涉及到整个全产业链的合作,大家从各自的角度,能够把整个的技术串起来。所以当前在这里面面临的是三大任务,第一大任务就是怎么把我们的自主化的研发体系建立起来,就是让国内我们整个资源能够得到合理的应用,每个环节都有人干,而且都有有效的组织;第二个就是以自主技术为基础,解决这个卡脖子之后,支持自主的产业链,因为刚才我们讨论的是成本的话题,在这个自主的产业链没有形成之前,成本是降不下来的;第三件事就是在自主技术的支持下,在保证自主产业链安全的情况下,我们怎么去推进整个规模化的发展,因为氢能经济是一个规模经济,我们可以认为它是下一个万亿级的风口,但是毕竟现在还在一个酝酿的阶段,所以在这个期间要妥善地解决这几个问题。

张传卫:氢能源,所谓卡脖子工程也好,如何自主也好,在全球来说都在起步阶段,也没有谁超到哪里去,其实关键技术还是在材料科学,比如说海上风电,海水制氢,海水制氢要直接解决海水从咸水到制氢,关键的我们要解决好直接制氢问题,如果要把海水淡化再分解,然后再制氢,可能又增加了成本,根本的问题是在催化剂几个关键材料上,实现直接把海水分离,直接制氢,这时候把海水当成淡水用,而且可以满足张董事长刚才讲的,拿出了金刚钻就是要解决绿氢成本的问题。

主持人: 中石化也做了很多在装备和技术上的突破?
张玉卓: 中石化在整个产业链,氢所有的产业链里面都做了布局,这些环节上可能都能打通,但是它的效率、经济性可能都存在一定的问题,竞争力可能比不过现有的能源载体,但是随着技术的不断迭代、不断进步,将来把我们的力量整合起来,发挥出我们的制度优势来,加快进程。

挑战三:
主持人: 氢能基础设施如何搭建?
张玉卓: 基础设施主要海水运输和加注,就是提高普惠服务,普惠性的问题,我们以前的动作稍微慢了一点,比较早的时候,美国人搞加州氢能高速公路,我在2002年到美国去看它的加氢站,我同事们告诉我,你可能四来得最早的一位企业领导人看加氢站,那个时候我就注意到它们开始布基础设施了,后来因为各种原因,那个属于早生了,太超前了,现在就不一样了,现在我倒觉得有点过热。作为大企业,作为进入我们这个领域里头比较有实力比较早的一些企业,一定要在基础设施上先下功夫,我认为应该是基础设施先行,但是以前因为基础设施投入比较大,现在中国石化确定要建设第一氢能公司这样的目标,我们就要在基础设施建设方面先行。

主持人: 您刚才说的一千家加氢站应该也算是基础设施当中的一部分?
张玉卓: 一部分。那么这不是最终建这么多,而是五年以内要建这么多,今后可能会建更多。因为我的同事们现在在考虑用光伏先建7000座,在我们的加油站里面摆光伏板,先摆7000个站。那将来这些都可以制氢,也都可以加氢。所以将来最终体现到用氢的人的基础设施,就是最后加到车里头这杆枪。

主持人: 如何解决需求和基础设施搭建成本之间的关系?
张玉卓: 前期肯定要进行一些超前投入,但是这个投入对于我们国家的氢能基础设施建设来讲,只有中国石化的投入是成本最低的投入,因为中国石化现有的加油站可以变成油氢混合站,不需要重新征地,不需要重新的建其他一些设施。同时,我们的加油站,加氢站也不需要重新搞一套员工来加,现有的加油的员工顺便就把加氢做了,对我们来讲是增加了一个边际成本,所以这个成本是最低的。

挑战四:
主持人: 氢能场景如何打造?
张玉卓: 当前对于我们的业务来讲,就是把我们现有的原料氢用绿氢来替代,那么现在我们的炼化一年用350万吨氢,这个场景将来用低碳和没有碳的氢来替代,这是最大的一个场景。第二个我们谈到的交通运输工具的氢能化,这是非常大的场景。

李振国: 站在碳中和的角度说,氢将来是在这个社会离存在大量应用场景的,有些是刚性的应用场景,像在冶炼工业里面的这种还原剂,现在冶炼过程中需要用焦炭去作为还原剂来使用,未来可以用氢代替碳,作为还原剂使用。第二个,像航空远洋运输里面用的燃料,这个也是刚性的,锂电池、储能电池的能量密度比较低的,不可能一个远洋船推着一个蓄电池进行航行,所以氢是一个能量密度很高的燃料,将来是可以直接使用,或者说跟其他的能源结合。还有一些场景,是老百姓的日常生活,比如现在比较贫穷的地方还烧柴做饭,有可能将来有一些地方用天然气,其实那个也是带碳的,最后是可以用氢这种能源来跟它结合。包括冬季取暖,我们国家每年两三亿吨散煤,其实大部分是用于北方地区的冬季取暖,这些与氢能的引入之后,将来可以直接使用,或者配合天然气按比例使用。

张传卫:这个场景首先是打造以新能源为主体的新型电力系统,这里氢能将起到一个压舱石的作用,你看风 储能,氢可以代替储能,同时又可以代替天然气,来做调节电力系统的平衡和解决峰谷差和保证电力稳定性,和高质量运行的一个关键应用场景。

李连荣:另外还有一个小的方向,目前也在兴起,就是健康产业。比如说氢加到矿泉水里面,或者是美容院美容,原来有氧吧,现在有氢吧。这也是很有意思的场景,未来也会起来。我们说如何打造这个场景,第一个就是整个的需求,还有宏观政策的诱导,比如说为什么现在氢动力交通那么火,也是因为我们大的一个方向,作为双碳目标,还有之前碳减排的压力,整个燃油车的退出,所以其他领域要想应用起来,第一就是宏观政策环境的诱导,第二个就是示范。

主持人: 为氢能发展产业化顶层设计提供一些建议?
李振国: 还是围绕绿氢成本降本的本质来看待这个问题,第一个,如果为氢能发展的这种太阳能光伏电站,它的非技术成本怎么能有效降低,比如像土地的代价、租金的代价,包括可能国家给一些低息的贷款来充分降低非技术成本,这种非技术成本降低以后,它的绿电源头的成本就降下来了。第二,从政策上来说,从绿电制氢的过程当中,国家再不要把它当成一个电,又是过网费,又是各种基金,把它作为一个中间品,直接制成氢,不要中间再收取一些税费。我觉得它对绿氢的发展,绿氢成本降低它会有十分大的帮助。

李连荣:从行业来看,我有三点建议,第一个建议还是顶层的规划问题,尤其是基础设施,基础设施和应用,这是一个迭代的过程,所以顶层规划很重要,目前咱们国内这个氢能已经列入到十四五规划,大的方向、大的规划有,但是氢能专项规划现在还没有发布,所以顶层规划很重要。
第二,就是围绕着氢的建立一套标准体系,原来原料氢的标准主要是作为化工产品约束氢的,现在有一个新的属性,从化工属性扩展到能源属性,所以需要一个新的标准,覆盖它的能源属性。
第三个建议,就是整个政策性的诱导,整个宏观的政策能够促进整个的氢能产业快速发展,所以我是有三点建议。

张传卫:实际上它要和绿色和低碳发展同步,政策场景是第一的,也就是从立法到政策规划,到产业规划和产业生态的构建,包括标准体系。
第二个应用场景的规划,现在我们应用场景的规划还是比较零散的,整体规划是不系统的。
第三个包括技术创新体系建设,现在也是零散的。从材料到装置,包括刚才张董事长谈到的全业务链上的系统性的规划是没有的。
第四个就是我们这种基于构建新能源为主体的新型能源体系,这个大的架构,氢在这里的主要角色和价值要说清楚。

张玉卓: 我理解给国家出主意,第一条尽快把规划颁布出来,第二条技术最好国家把它统一起来,我的建议是搞一个国家氢能实验室。第三就是标准,因为氢能的标准以前确实只有量化的标准,现在要出氢能源标准。第四个政策,政策现在氢能源汽车的补贴政策是力度很大的,目前所有车辆仍然保留最大的补贴。这个政策要有可预测性,可预期多长时间,鼓励氢燃料电池车能够尽快形成规模化。目前我认为制约着我们整个产业的还是车辆,车太少。

主持人: 中石化来说,氢能会不会是碳中和的终极解决方案?
张玉卓: 氢能就中石化终极来讲,可能还不能完全覆盖。因为中石化本身是能源和材料供应商,我们是能源化工企业。那么在能源这个领域里面,未来相当长的时期内,可能还需要油、汽,我们会满足大家对油汽的需求。在此过程中,加速引入氢、电来代替传统的油品,今后中石化会是油、气、氢、电加上综合服务。

主持人: 未来碳中和真正到来的时候,石油是不是会彻底消失,退出历史的舞台?
张玉卓: 我认为石油会有它一定的应用场景和应用比例,但是随着可再生能源的导入,氢能源、其他能源都会有相对比例提升,石油今天作为原料和燃料,目前就中石化本身来讲基本上是一半一半,今后中石化会更多地把石油作为原料,这是第一。第二,我们在这个过程当中,会逐步地大规模引入氢能和其他可再生能源,今后我们整个能源供应比例里面,油、气的比例会逐步降低,现在设想未来到2050年、2060的阶段,可能是倒二八这样的关系。将来氢能所占的比例会有三分天下或者是四分天下,这样的比例作为能源来讲,有相当的作用。我希望大家对中石化,记住两个字,叫洁净,我们的目标是创建世界领先洁净能源化工公司。
我认为在可再生能源领域,我们国家已经跑在前面了,要充分地抓住这个机遇,今后我们在能源革命上,要引领全世界地能源行业,现在碳中和是我们的机遇,我们把自己的可再生能源产业发展起来,把氢能发展起来,把绿电发展起来同时又解决了我们国家的能源过度依赖进口的问题,所以这是一个一箭双雕的问题。
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