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隆基氫能成立近一年來(lái),備受行業(yè)關(guān)注。近日,首期“綠氫講堂”線(xiàn)上開(kāi)講,我會(huì )常務(wù)理事單位隆基氫能董事長(cháng)、總經(jīng)理李振國圍繞綠氫行業(yè)的熱點(diǎn)話(huà)題和觀(guān)點(diǎn),作了精彩的分享交流。
1、人類(lèi)能源發(fā)展的幾個(gè)階段及其特點(diǎn)
李振國認為,人類(lèi)社會(huì )發(fā)展到今天,碳中和已經(jīng)成為共識,今后三四十年的能源轉型已經(jīng)是一個(gè)確定性的事件,幸運的是我們今天已經(jīng)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(lái)加上綠氫的注入,能源轉型是可行的,碳中和一定會(huì )實(shí)現。
新能源的發(fā)展,現在是以風(fēng)電光伏這些可再生的清潔能源為主,特別是太陽(yáng)能光伏發(fā)電,資源首先是無(wú)限的,地球荒漠面積的1%裝上光伏,發(fā)出的電量就是現在全球使用的總電量,同時(shí)光伏發(fā)電是硅基能源。
可以看到從石英礦,到工業(yè)硅再到再到多晶硅再到單晶的拉棒切片,做成太陽(yáng)能電池片、組件,再進(jìn)行電站的安裝,全過(guò)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(shuō)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(yáng)能的生命周期里面,一般的光照資源條件下一年能發(fā)1.5度電,30年的生命周期里面能發(fā)45度電,所以說(shuō)太陽(yáng)能是一種基于硅基的基礎,通過(guò)太陽(yáng)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(lèi)未來(lái)能源發(fā)展的一個(gè)很好的能源。
2、光伏成本降低對氫能發(fā)展的推進(jìn)作用
光伏發(fā)電的成本降低對氫能發(fā)展,是有很重要的推動(dòng)作用的,我們很自豪在過(guò)去十幾年,能夠參與到推動(dòng)光伏發(fā)電成本的技術(shù)進(jìn)步和成本降低的進(jìn)程中,十幾年前光伏發(fā)電,還有幾塊錢(qián)人民幣一度電,但是今天,光伏發(fā)電在全球絕大多數國家和地區已經(jīng)成為當地最便宜的電力能源,技術(shù)成本其實(shí)只有幾分錢(qián)一度電。但是在中國,還需要兩三毛錢(qián)一度電,這個(gè)重要的原因就是非技術(shù)成本在中國還比較高。
中國的非技術(shù)成本主要包含三個(gè)方面,第一個(gè)是土地租金和政府的稅費。第二塊,中國是個(gè)高利率的國家,資金的機會(huì )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(qián)一度電的技術(shù)成本,那當然還有外送通道的問(wèn)題。
所以光伏的成本其實(shí)今天已經(jīng)很低了,隆基作為光伏產(chǎn)業(yè)的全球的領(lǐng)頭羊,仍然需要在研發(fā)上創(chuàng )新上繼續投入,讓光伏發(fā)電的轉換效率變得更高,光伏發(fā)電的成本做的更低,也就在能源轉型的過(guò)程當中,讓人們在使用清潔能源的同時(shí)付出的成本和代價(jià)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(fā)展是有重要作用,目前的技術(shù)通過(guò)電解水制氫,制取一公斤氫需要消耗50度電,如果將來(lái)能夠把光伏的成本做到兩毛錢(qián)的普遍成本,在電力作為電解水制氫的主要成本構成的時(shí)候就降到10塊錢(qián)了,如果能做到一毛錢(qián)一度電,那就是電力成本會(huì )降到5塊錢(qián)一公斤氫的水平,到時(shí)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(huì )綠色發(fā)展方面會(huì )發(fā)揮重要作用,其經(jīng)濟性也是能就完全成立,今天全中國,大概是3300萬(wàn)噸氫的一個(gè)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(chēng)其為灰氫,這些氫的獲得,是以二氧化碳排放為代價(jià)的一種這種行為,如果把現在中國消耗氫15%的量通過(guò)光伏這種綠電電解水制成綠氫的話(huà),大概需要180GW的光伏作為支撐。光伏和制氫無(wú)論從規模上還是從成本上來(lái)說(shuō)都是密不可分的。
3、隆基布局氫能的初衷是什么?
為什么說(shuō)只有引入氫能才能深度脫碳?
如果以溫室氣體作為一個(gè)標準來(lái)看,來(lái)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(lái)自于能源化工領(lǐng)域,鋼鐵冶煉每年十幾億噸的二氧化碳排放,水泥產(chǎn)業(yè)每年也是十幾億噸的二氧化碳排放。
還有些未來(lái)場(chǎng)景,舉個(gè)例子,城市的乘用車(chē)和商用車(chē),可以通過(guò)使用電動(dòng)汽車(chē)清潔的電力直接進(jìn)行脫碳,但是遠洋貨輪航空飛機就沒(méi)有辦法做到這一點(diǎn),因為蓄電池的能量密度太低,不能長(cháng)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(lái)也是需要引入更高能量密度的,才能實(shí)現真正的脫碳,所以說(shuō)到深度脫碳的環(huán)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(gè)社會(huì )進(jìn)行脫碳。
4、綠氫在化工領(lǐng)域的應用與發(fā)展
氫能在工業(yè)領(lǐng)域里面有著(zhù)實(shí)際的應用。中國每年消耗3300萬(wàn)噸的氫,這些氫,主要還是在化工領(lǐng)域,比如煤制氫之后進(jìn)行石油煉化,或者煤炭化工領(lǐng)域里要添加氫,或者在化肥產(chǎn)業(yè)里把它制成氨。氫的來(lái)源,主要還是來(lái)自于灰氫,就是煤制氫。其實(shí)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(jìn)行了分解,產(chǎn)生出來(lái)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(jià)。
舉個(gè)例子,可以用光伏這種能源間歇式的進(jìn)行綠氫制取。后面再背一個(gè)簡(jiǎn)單的儲罐兒,就可以實(shí)現間歇式制氫、連續性用氫的一種模式。如果把中國3300萬(wàn)噸的氫,有15%由綠電制綠氫來(lái)替代。大概需要4萬(wàn)臺的1000立方的電解水制氫設備,而這個(gè)市場(chǎng)規模,也是十分巨大的。
5、綠氫在鋼鐵冶煉領(lǐng)域的應用與發(fā)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(shí)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(lái),導致了二氧化碳排放。從目前來(lái)看,大概是生產(chǎn)一噸的粗鋼,會(huì )帶來(lái)1.4噸的二氧化碳排放。中國鋼鐵領(lǐng)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(jīng)開(kāi)始在進(jìn)行氫冶煉。日本也在進(jìn)行氨冶煉的一些嘗試。那在這個(gè)過(guò)程當中,如果在進(jìn)行鋼鐵冶煉的時(shí)候,通過(guò)使用綠氫或者綠氨來(lái)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?wù)劸G氫耦合制備合成甲醇、合成氨的看法?
當然今天我們來(lái)看到我們的綠氫的一個(gè)獲得啊,就是通過(guò)綠電電解水制氫的這個(gè)是一個(gè)確定性的一個(gè)模式或者是路徑,但是氫在未來(lái)社會(huì )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?yōu)榱双@得熱量,我們直接燃燒氫,那么出來(lái)的這個(gè)副產(chǎn)物是水,十分清潔,那么我們還可以通過(guò)燃料電池把氫在一些場(chǎng)景下轉化成電,使用起來(lái)也十分便利和靈活。但是這個(gè)路徑最大的問(wèn)題就是氫的儲運十分困難。
第二條路徑,就是通過(guò)綠氫跟二氧化碳或者生物質(zhì)能進(jìn)行耦合,把它變成甲醇或者是低碳醇體系。這個(gè)系統的優(yōu)點(diǎn)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(chē),都是十分成熟和經(jīng)濟的。但是他的問(wèn)題就是40年以后二氧化碳的來(lái)源。是個(gè)問(wèn)題,因為在那個(gè)階段,沒(méi)有集中式的二氧化碳排放,你就沒(méi)有辦法比較經(jīng)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(guò)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(gè)場(chǎng)景還需要進(jìn)一步建立。
7、隆基氫能的戰略定位和產(chǎn)品理念是什么?
我們在氫能業(yè)務(wù)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(gè)設備能夠安全可靠地運行,才能給客戶(hù)提供更好的效益。
因此,制氫裝備產(chǎn)品在設計中,安全可靠是基礎,高效經(jīng)濟是目的。我們也希望行業(yè)秉承國際領(lǐng)先的安全設計理念、整合全球最優(yōu)的原件采購資源、執行行業(yè)最嚴的安全生產(chǎn)管理、采用完善的安裝調試流程、智能數據管理及在線(xiàn)檢測系統,來(lái)確保產(chǎn)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(jìn)行綠氫制取的模式?其實(shí)是兩類(lèi)模式。一類(lèi)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(guò)儲能,把它調節成連續性的這種能源,這是我連續的一個(gè)綠電,我進(jìn)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(jìn)行間歇式的一個(gè)制氫。那這兩種模式從目前來(lái)看,間歇式制氫的經(jīng)濟性要遠好于我們先把綠電通過(guò)儲能調整成一個(gè)連續性的電力,再去進(jìn)行連續性制氫的一個(gè)經(jīng)濟性。
我國光、風(fēng)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(fēng)電資源富集的地區包括,陸上光伏和風(fēng)電源豐富的三北地區,以及海上風(fēng)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(shí)三北地區也是我國主要煤化工產(chǎn)業(yè)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(fēng)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(cháng)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(yè)集中的地區,利用當地優(yōu)勢的光伏、風(fēng)電資源發(fā)展大規模電解水制綠氫,來(lái)替代石化、煤化工領(lǐng)域中的灰氫,形成“光伏電站+電解水制氫+運輸氫氣”的閉環(huán)模式,提升綠電+綠氫的規模應用,實(shí)現綠氫的“就地生產(chǎn),就地消納”。
9、一塊五一方綠氫的前提是什么?
這個(gè)實(shí)現生產(chǎn)側塊五一方綠氫的這個(gè)能力,是完全可以建立起來(lái)的。最近兩年,光伏產(chǎn)業(yè)鏈,這個(gè)由于不均衡導致原材料上漲。這個(gè),是一個(gè)短期的,并且也是一個(gè)階段性的一種狀態(tài),我們相信隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)資本大規模介入光伏的產(chǎn)業(yè)鏈,光伏的一個(gè)成本,一定會(huì )快速下降。每度電實(shí)現兩毛錢(qián)的成本,是在一些資源豐富的地區是可以實(shí)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(qián)的一個(gè)水平。那么再加上設備的折舊、運維以及相對必要的資產(chǎn)回報率,我們把氫氣控制到一方氫一塊五毛錢(qián)的水平是完全有可能的。
10、綠氫的發(fā)展需要哪些關(guān)鍵要素?
正如綠電一樣,綠氫的一個(gè)成本,其實(shí)高度依賴(lài)我們的政策。比如當地的利率水平,以及碳價(jià)是對綠氫的成本起至關(guān)重要的作用。在今天,如果用一個(gè)光伏,完全的光伏跟電解水制氫的一個(gè)體系,我們做過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬和設計,如果只算到技術(shù)成本,也就是說(shuō)折舊加運維的話(huà),我們制取一公斤氫,其實(shí)也就是七八塊錢(qián)人民幣的水平,這個(gè)與煤制氫的成本是十分接近,甚至低于煤制氫的一個(gè)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(qián),那當然利率這個(gè)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(jīng)是很低了,所以綠氫在這個(gè)方面的成本還是比較低的。
第二個(gè),制約因素來(lái)自于碳交易價(jià)格。煤制氫一公斤的氫氣是以20公斤的二氧化碳為代價(jià)的一種這個(gè)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(gè)價(jià)格來(lái)算的話(huà),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(qián)人民幣。那么你這個(gè)20塊錢(qián)這個(gè)的成本你再減去八塊錢(qián),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(jià)又高的這種地區,綠氫是有這個(gè),經(jīng)濟性是有絕對優(yōu)勢的。咱們國家,上海碳交易所這個(gè)綠氫,這個(gè)二氧化碳的定價(jià),是50多塊錢(qián)人民幣一噸,那如果說(shuō)是補償到一公斤的綠氫上,他只能補償回來(lái)一塊錢(qián)人民幣這種水平,在今天來(lái)看它是遠遠不足的。
11、綠氫發(fā)展的政策建言
我國氫能產(chǎn)業(yè)距離實(shí)現大規模商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍然有較長(cháng)的路程,還需要有更多的產(chǎn)業(yè)扶持。第一,行業(yè)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(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,提高“綠氫”在工業(yè)脫碳中作用和價(jià)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(jià)格政策。給予綠氫適當補貼激勵,繼續深化完善碳交易市場(chǎng);最后,可以在具備可再生能源發(fā)電資源優(yōu)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(lǐng)跑者”示范基地,鼓勵推廣先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù),打通產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現“制儲輸用”一體化。我們相信,在國家支持和行業(yè)同仁的共同努力下,我們的“綠氫”產(chǎn)業(yè)會(huì )飛速發(fā)展壯大,為實(shí)現雙碳目標貢獻力量。