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隆基氫能成立近一年來,備受行業關注。近日,首期“綠氫講堂”線上開講,我會常務理事單位隆基氫能董事長、總經理李振國圍繞綠氫行業的熱點話題和觀點,作了精彩的分享交流。
1、人類能源發展的幾個階段及其特點
李振國認為,人類社會發展到今天,碳中和已經成為共識,今后三四十年的能源轉型已經是一個確定性的事件,幸運的是我們今天已經找到了解決方案,正在由碳基能源向硅基能源轉換的路上,未來加上綠氫的注入,能源轉型是可行的,碳中和一定會實現。
新能源的發展,現在是以風電光伏這些可再生的清潔能源為主,特別是太陽能光伏發電,資源首先是無限的,地球荒漠面積的1%裝上光伏,發出的電量就是現在全球使用的總電量,同時光伏發電是硅基能源。
可以看到從石英礦,到工業硅再到再到多晶硅再到單晶的拉棒切片,做成太陽能電池片、組件,再進行電站的安裝,全過程直接的能耗1瓦0.4度電,如果我們把它全部追蹤到礦石,比如說包括安裝用到的支架、鋼材能耗全部算上,也包括這些供應鏈之間的運輸,折合到一瓦上也就是1度電。
在太陽能的生命周期里面,一般的光照資源條件下一年能發1.5度電,30年的生命周期里面能發45度電,所以說太陽能是一種基于硅基的基礎,通過太陽光能量,把自身消耗的1度電轉化成了45度電,大概是碳能源能量密度的3000倍,所以硅基能源是人類未來能源發展的一個很好的能源。
2、光伏成本降低對氫能發展的推進作用
光伏發電的成本降低對氫能發展,是有很重要的推動作用的,我們很自豪在過去十幾年,能夠參與到推動光伏發電成本的技術進步和成本降低的進程中,十幾年前光伏發電,還有幾塊錢人民幣一度電,但是今天,光伏發電在全球絕大多數國家和地區已經成為當地最便宜的電力能源,技術成本其實只有幾分錢一度電。但是在中國,還需要兩三毛錢一度電,這個重要的原因就是非技術成本在中國還比較高。
中國的非技術成本主要包含三個方面,第一個是土地租金和政府的稅費。第二塊,中國是個高利率的國家,資金的機會收益成本很高,那么如果拿6%的利息一算,攤到一度電上就是1毛2到1毛5,遠遠高于幾分錢一度電的技術成本,那當然還有外送通道的問題。
所以光伏的成本其實今天已經很低了,隆基作為光伏產業的全球的領頭羊,仍然需要在研發上創新上繼續投入,讓光伏發電的轉換效率變得更高,光伏發電的成本做的更低,也就在能源轉型的過程當中,讓人們在使用清潔能源的同時付出的成本和代價更低一些,這也是我們的基本責任和使命。
當然低成本的光伏電力對氫的發展是有重要作用,目前的技術通過電解水制氫,制取一公斤氫需要消耗50度電,如果將來能夠把光伏的成本做到兩毛錢的普遍成本,在電力作為電解水制氫的主要成本構成的時候就降到10塊錢了,如果能做到一毛錢一度電,那就是電力成本會降到5塊錢一公斤氫的水平,到時電解水制氫的成本比現在煤制氫的成本還要更低,不僅是在全社會綠色發展方面會發揮重要作用,其經濟性也是能就完全成立,今天全中國,大概是3300萬噸氫的一個消耗,這些氫絕大部分都是煤制氫,還有一部分是天然石制氫,我們稱其為灰氫,這些氫的獲得,是以二氧化碳排放為代價的一種這種行為,如果把現在中國消耗氫15%的量通過光伏這種綠電電解水制成綠氫的話,大概需要180GW的光伏作為支撐。光伏和制氫無論從規模上還是從成本上來說都是密不可分的。
3、隆基布局氫能的初衷是什么?
為什么說只有引入氫能才能深度脫碳?
如果以溫室氣體作為一個標準來看,來自電力系統的二氧化碳排放,只占到溫室氣體排放的31%,更多的二氧化碳排放或者溫室氣體的排放,主要來自于能源化工領域,鋼鐵冶煉每年十幾億噸的二氧化碳排放,水泥產業每年也是十幾億噸的二氧化碳排放。
還有些未來場景,舉個例子,城市的乘用車和商用車,可以通過使用電動汽車清潔的電力直接進行脫碳,但是遠洋貨輪航空飛機就沒有辦法做到這一點,因為蓄電池的能量密度太低,不能長距離的為這些運輸工具提供持續的電力,還有日常生活特別北方地區的取暖將來也是需要引入更高能量密度的,才能實現真正的脫碳,所以說到深度脫碳的環節,氫能的引入,特別是綠氫的引入,才能夠真正幫助我們這個社會進行脫碳。
4、綠氫在化工領域的應用與發展
氫能在工業領域里面有著實際的應用。中國每年消耗3300萬噸的氫,這些氫,主要還是在化工領域,比如煤制氫之后進行石油煉化,或者煤炭化工領域里要添加氫,或者在化肥產業里把它制成氨。氫的來源,主要還是來自于灰氫,就是煤制氫。其實煤制氫并不是把煤變成氫了,他真正的工作原理,是利用燃燒煤的熱然后把水進行了分解,產生出來氫氣。目前,得到一公斤氫,需要20公斤的二氧化碳排放作為代價。
舉個例子,可以用光伏這種能源間歇式的進行綠氫制取。后面再背一個簡單的儲罐兒,就可以實現間歇式制氫、連續性用氫的一種模式。如果把中國3300萬噸的氫,有15%由綠電制綠氫來替代。大概需要4萬臺的1000立方的電解水制氫設備,而這個市場規模,也是十分巨大的。
5、綠氫在鋼鐵冶煉領域的應用與發展?
鋼鐵冶煉的二氧化碳排放在中國是基本上排在第一位的,每年十幾億噸的二氧化碳排放,其實鋼鐵冶煉二氧化碳的排放的原理是我們鐵礦石里面,含有氧,需要用焦炭把鐵礦石內在氧置換出來,導致了二氧化碳排放。從目前來看,大概是生產一噸的粗鋼,會帶來1.4噸的二氧化碳排放。中國鋼鐵領域的二氧化碳的排放的減碳壓力還是十分大的。但現在,在歐洲有很多國家已經開始在進行氫冶煉。日本也在進行氨冶煉的一些嘗試。那在這個過程當中,如果在進行鋼鐵冶煉的時候,通過使用綠氫或者綠氨來替代現在的焦炭,能夠大幅度的減少全球的二氧化碳排放。
6、談談綠氫耦合制備合成甲醇、合成氨的看法?
當然今天我們來看到我們的綠氫的一個獲得啊,就是通過綠電電解水制氫的這個是一個確定性的一個模式或者是路徑,但是氫在未來社會里面的應用體系,今天還不完全確定,大致是三條路徑。第一條路徑,就是我們直接使用氫,對吧,我們為了獲得熱量,我們直接燃燒氫,那么出來的這個副產物是水,十分清潔,那么我們還可以通過燃料電池把氫在一些場景下轉化成電,使用起來也十分便利和靈活。但是這個路徑最大的問題就是氫的儲運十分困難。
第二條路徑,就是通過綠氫跟二氧化碳或者生物質能進行耦合,把它變成甲醇或者是低碳醇體系。這個系統的優點是甲醇或者低碳醇,那跟今天的油氣體系是可以共用的。像今天,我們的輸油管道,我們的油氣的儲槽,槽車,都是十分成熟和經濟的。但是他的問題就是40年以后二氧化碳的來源。是個問題,因為在那個階段,沒有集中式的二氧化碳排放,你就沒有辦法比較經濟的獲得的二氧化碳。第三條路,就是現在日本,美國這邊推崇的綠氨體系,通過用綠氫跟氮氣合成氨。因為氨需要的氮氣是空氣中的主要成分,獲得氮氣是十分容易的,當然氯胺的運輸、儲存雖然不如甲醇體系那么容易,但是比氫的儲運要容易很多。但是今天,氨的應用這個場景還需要進一步建立。
7、隆基氫能的戰略定位和產品理念是什么?
我們在氫能業務里面的定位就是為綠電制取綠氫提供大型的電解水制氫裝備。大家都知道氫氣是一種易燃易爆的氣體。安全可靠的設備運行是氫氣設備最主要的特征。在氫氣裝備的這種20年的生命周期里面,我們要保證這個設備能夠安全可靠地運行,才能給客戶提供更好的效益。
因此,制氫裝備產品在設計中,安全可靠是基礎,高效經濟是目的。我們也希望行業秉承國際領先的安全設計理念、整合全球最優的原件采購資源、執行行業最嚴的安全生產管理、采用完善的安裝調試流程、智能數據管理及在線檢測系統,來確保產品的安全可靠。
8、綠電+綠氫模式適合在中國哪些地區率先應用?
綠電進行綠氫制取的模式?其實是兩類模式。一類模式,就是我們先把這種綠電的,因為大家都知道綠電,它是間歇式的一種能源,我們通過儲能,把它調節成連續性的這種能源,這是我連續的一個綠電,我進行連續的制氫,這是一種模式。還有一種模式,就是我們就利用間歇式的這種綠電,我進行間歇式的一個制氫。那這兩種模式從目前來看,間歇式制氫的經濟性要遠好于我們先把綠電通過儲能調整成一個連續性的電力,再去進行連續性制氫的一個經濟性。
我國光、風資源與煤化工、石油化工的分布具有較高的重合性:我國光伏和風電資源富集的地區包括,陸上光伏和風電源豐富的三北地區,以及海上風電資源充足的東南沿海地區。在上述地區中三北地區是我國煤炭和石油資源富集的地區,如煤炭資源豐富的寧東、神木、鄂爾多斯、大同等,石油資源豐富的松遼、塔里木、鄂爾多斯、準噶爾、柴達木等地區;同時三北地區也是我國主要煤化工產業基地,以及重要的石油化工基地,如準東煤化工基地、寧東煤化工基地、克拉瑪依石油化工基地、蘭州石化基地。在海上風電資源富集的東南沿海地區,集中了我國主要的石油煉化基地,如:大連長興島、河北曹妃甸、江蘇連云港、上海漕涇、浙江寧波鎮海、福建古雷和廣東惠州。
利用煤炭、石油資源豐富,煤化工和石油化工企業集中的地區,利用當地優勢的光伏、風電資源發展大規模電解水制綠氫,來替代石化、煤化工領域中的灰氫,形成“光伏電站+電解水制氫+運輸氫氣”的閉環模式,提升綠電+綠氫的規模應用,實現綠氫的“就地生產,就地消納”。
9、一塊五一方綠氫的前提是什么?
這個實現生產側塊五一方綠氫的這個能力,是完全可以建立起來的。最近兩年,光伏產業鏈,這個由于不均衡導致原材料上漲。這個,是一個短期的,并且也是一個階段性的一種狀態,我們相信隨著產業資本大規模介入光伏的產業鏈,光伏的一個成本,一定會快速下降。每度電實現兩毛錢的成本,是在一些資源豐富的地區是可以實現的。那么我們電解水制氫?每標方的氫氣需要4.5度電。那么我們電力的成本,就可以控制在每方氫九毛錢的一個水平。那么再加上設備的折舊、運維以及相對必要的資產回報率,我們把氫氣控制到一方氫一塊五毛錢的水平是完全有可能的。
10、綠氫的發展需要哪些關鍵要素?
正如綠電一樣,綠氫的一個成本,其實高度依賴我們的政策。比如當地的利率水平,以及碳價是對綠氫的成本起至關重要的作用。在今天,如果用一個光伏,完全的光伏跟電解水制氫的一個體系,我們做過一個簡單的模擬和設計,如果只算到技術成本,也就是說折舊加運維的話,我們制取一公斤氫,其實也就是七八塊錢人民幣的水平,這個與煤制氫的成本是十分接近,甚至低于煤制氫的一個成本的。但是,他對利率十分敏感,如果我拿5%的利率往上一算,這一公斤氫的成本就變成了20塊錢,那當然利率這個情況,在今天,在歐洲或者是在日本這些低利率的國家,它已經是很低了,所以綠氫在這個方面的成本還是比較低的。
第二個,制約因素來自于碳交易價格。煤制氫一公斤的氫氣是以20公斤的二氧化碳為代價的一種這個模式。那么,如果我們以歐盟的每噸二氧化碳排放要收取六七十歐元的這個價格來算的話,20公斤的二氧化碳排放,我們可以補償回一公斤綠氫,大概一公斤可以折合到八塊錢人民幣。那么你這個20塊錢這個的成本你再減去八塊錢,他跟煤制氫成本又十分接近了,當然在歐盟這種利率又低,碳價又高的這種地區,綠氫是有這個,經濟性是有絕對優勢的。咱們國家,上海碳交易所這個綠氫,這個二氧化碳的定價,是50多塊錢人民幣一噸,那如果說是補償到一公斤的綠氫上,他只能補償回來一塊錢人民幣這種水平,在今天來看它是遠遠不足的。
11、綠氫發展的政策建言
我國氫能產業距離實現大規模商業化和產業化發展仍然有較長的路程,還需要有更多的產業扶持。第一,行業要定義“綠氫”的標準,明確“十四五”、“十五五”期間“綠氫”占比,提出“綠氫”產業發展路徑,提高“綠氫”在工業脫碳中作用和價值,鼓勵用可再生能源水電解制氫;第二,將綠氫管理納入到能源管理體系,制定綠氫價格政策。給予綠氫適當補貼激勵,繼續深化完善碳交易市場;最后,可以在具備可再生能源發電資源優勢并有綠氫消納的地區,例如四大煤化工基地,建立國家級大型綠氫“領跑者”示范基地,鼓勵推廣先進的產品技術,打通產業鏈實現“制儲輸用”一體化。我們相信,在國家支持和行業同仁的共同努力下,我們的“綠氫”產業會飛速發展壯大,為實現雙碳目標貢獻力量。