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[ 目前,臨港集團正在牽頭推動組建一個氫能交通領域的購車平臺,通過訂單推動企業規模化降本,加上企業自身的技術降本,進而帶動產業鏈企業在臨港的引進和培育。“我們預判,通過2~3年,到2025年,可以離開國家的補貼,主要交通領域的應用更加接近市場化,形成一個正向的連續的循環。”鄧浩強說。 ]
近日,位于上海臨港的“國際氫能谷”正式啟動。作為推動新片區氫能產業高質量發展的核心載體,它的目標是,通過材料、裝備等方面的突破,盡快實現氫能產業成本的下降。
“氫能在交通領域的發展,可以類比鋰電池。”氫晨科技董事長兼總經理易培云對第一財經記者表示,行業的判斷是,2021年是燃料電池元年,2025年會有一個爆發式增長,2030年燃料電池可能會像今天的鋰電池一樣。
但是,從目前“3+2”城市群的示范應用,到未來的爆發,還存在兩個瓶頸,一是燃料電池汽車的價格高。“一輛氫能重卡原來賣到180萬元,現在降到130萬、120萬,明年預計會降到100萬以內,但是傳統的柴油車大概40萬,還有很大差距。”易培云說。
二是氫氣的價格貴,可獲得性也不高。“也是成本的問題。”易培云說。
降本三階段
國家發改委3月發布《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(下稱《規劃》),明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。
“預計到2060年氫能將在我國終端能源體系占比20%,成為能源戰略的重要組成部分。”中國工程院院士、上海交通大學校長林忠欽9月28日在2022臨港新片區氫能大會上表示,雙碳目標將全面重塑我國的經濟、能源結構,這是一場廣泛而深刻的系統性變革。
氫能目前主要應用在工業和交通領域中,燃料電池汽車是交通領域的主要應用場景。《規劃》提出,到2025年,燃料電池車輛保有量約5萬輛。
乘聯會數據顯示,8月我國燃料電池汽車銷量達到255輛,同比增長5.7倍,1~8月燃料電池汽車累計銷量達到1888輛,同比增長1.6倍。
以5萬輛的目標計算,畢馬威發布的報告稱,未來幾年我國燃料電池汽車保有量的年均增長率將超過50%。
對于燃料電池汽車的推廣,易培云認為,已經形成了三種模式,一是國家示范城市群補貼模式,適用于五大城市群。
上海是全國首批氫燃料電池汽車示范城市,《上海市氫能產業發展中長期規劃(2022-2035年)》(下稱《中長期規劃》)提出,到2025年,燃料電池汽車保有量突破1萬輛。
二是風電光伏資源補貼模式,適用于內蒙古、新疆、西藏等風電光伏資源充足、綠氫價格便宜的地區,可以用風電光伏發電收益補貼氫價。
三是低成本氫的純商業化模式,適用于山西、陜西等化工尾氣氫資源豐富地區,可以用低廉的運營成本來補貼購置成本。
基于這三種模式,易培云認為,有機構對于2025年做到20萬輛氫燃料電池車、2030年實現200萬輛的預測,也是非常有可能實現的。
但這一廣闊前景,有賴于氫能產業的快速降本。
易培云認為,降本包括三個階段,一是通過技術快速降本。
燃料電池汽車主要包括燃料電池系統、車載儲氫系統、整車控制系統等。其中,燃料電池系統是核心,成本的下降是推動汽車成本下降的主要動力。而在燃料電池系統中,電堆占系統總成本的60%。膜電極作為燃料電池電堆的“芯片”,又占電堆成本的60%以上,很大程度上決定了燃料電池電堆的性能、壽命和成本。
易培云解釋說,從功率密度來看,電堆原來一升體積發電只有1.4kW,現在達到6.2kW;膜電極原來一平方厘米只能發電1W,現在是2W。“通過技術的快速迭代,使得同樣的體積、原材料發的電更多,相對成本就降下去了。”
氫晨科技是國內燃料電池電堆龍頭企業,已累計開發80kW、100kW、120kW、150kW四款具有自主知識產權的車用燃料電池電堆。
最新的進展是,氫晨科技發布了單堆300kW大功率燃料電池電堆,其功率密度為6.2kW/L,與國際頭部公司豐田Mirai2的128kW和5.4kW/L的水平相比肩,可以讓49噸的重卡滿載上高速,以90公里的高速奔跑,該產品將在今年年底前實現批量交付。
“燃料電池可以類比成發動機,300kW相當于3.5以上的發動機,功率越大動力就越足。”易培云說,但對于氫燃料船舶和飛機,這個動力是不夠的,所以氫晨科技目前正在研發1兆瓦的電堆。
二是要通過產業鏈的國產化快速降本。“原來我們的催化劑、膜電極、碳紙,基本上電堆里的東西都是進口的,現在90%以上的材料已經國產化了,國產化以后降本就很快。”易培云說。
三是要通過規模化降本。也就是說,燃料電池汽車的銷量如果能夠達到1萬輛、10萬輛,還會迎來大幅降本。
如果以時間段來劃分,易培云認為,2022年前主要是技術降本,2022~2025年主要是產業鏈國產化降本,2025年后更多是規模化降本。
降本的臨港方案之一:
完善氫能產業鏈、產業生態
作為上海建設國際一流的氫能產業創新高地的新引擎和增長極,對于尚處于發展初期的氫能產業,臨港選擇圍繞產業鏈創新鏈,率先打造產業生態。
氫能產業鏈包括“制儲輸用”多環節,目前我國還未形成高效完備的產業鏈,存在產業創新能力不強、技術裝備水平不高、部分關鍵核心零部件和基礎材料依賴進口等問題。在3月的發布會上,國家發展改革委高技術司副司長王翔表示,必須堅持創新發展道路,加大對科技創新和產業創新的支持力度,不斷突破關鍵核心技術并在市場應用中迭代升級,才能夠實現從“跟跑”到“并跑”乃至“領跑”的轉換,從而保持產業鏈供應鏈安全穩定。
首期規劃面積1.55平方公里的國際氫能谷,是上海布局綠色低碳新賽道的特色產業園區,目前已集聚20余家氫能企業。
但臨港的氫能產業并不囿于這1.55平方公里。2016年,以上海交大技術轉換為基礎,臨港氫能產業起步。目前臨港集聚了34家氫能企業,形成了集氫能整車、發動機系統、核心部件、關鍵材料、高端裝備、場景應用、基礎設施于一體的產業格局。
同時,燃料電池八大零部件(電堆、膜電極、質子交換膜、雙極板、催化劑、氣體擴散層、空壓機、氫循環泵),相關頭部企業也都有所布局。
其中,作為上海交大與臨港集團共推科技成果轉化的典型代表,上海治臻目前是國內最大的金屬雙極板供應商,占國內市場的90%。6月,上海治臻啟動科創板IPO。
同樣是上海交大與臨港集團共推科技成果轉化的典型代表,氫晨科技5月通過換股方式全資收購了專業催化劑和膜電極供應商擎動科技100%股權,在大幅降低電堆成本,實現“燃料電池電堆在體積、壽命和成本上與傳統發動機相當的目標”方面,邁出堅實一步。
未來臨港的氫能產業也不囿于國際氫能谷。上海臨港氫能產業發展有限公司副總經理鄧浩強解釋說,由于要安全可控發展氫能,包括管道的鋪設、甲類庫的布局,都會在一個相對集中的范圍內。所以,國際氫能谷的產業定位以材料、裝備、公共服務為主,同時聯動整個產業區。
隨著國際氫能谷的打造,產業、人才、資本、政策更加集聚。“企業越集聚,將來的規模效應就越大。企業聚在一起,產業創新能力會越來越強,性能會越做越高,相對來講成本也會越來越低。”易培云說。
9月28日,漢丞質子交換膜的研發與產業化基地落地臨港,主要生產世界領先的增強型質子交換膜。“質子交換膜(PEM)是氫燃料電池、質子交換膜電解水制氫設備等的核心材料,也是氫能關鍵材料之一。”漢丞科技董事長吳慧生表示,為適應行業對薄型化質子膜的需求,目前漢丞科技已經對標國際產品,做到8微米左右,填補了國內空白。
吳慧生說,國際氫能谷聚集了很多產業鏈上下游的頭部企業,漢丞科技遷址到臨港,與上下游企業聯動,發揮產業鏈集聚效應,共同推動氫能規模化發展和全場景應用。
“在燃料電池方面,我們基本上可以在50公里內找到80%的核心零部件供應商。”康明斯新能源動力事業部中國區總經理景帥對第一財經表示。
去年9月27日,臨港新片區管委會與康明斯(中國)投資有限公司簽署投資協議,推動康明斯氫能中國總部落地臨港。項目涵蓋電解水制氫裝備電堆、燃料電池發動機及其核心零部件、高壓儲氫瓶系統等業務,計劃實現產值100億元。
氫晨科技的300kW電堆也將和康明斯合作,通過無人駕駛+氫能源的方式出口美國。“300kW的大功率電堆應該是第一次出口到國外,今年幾十輛,明年會更多。”易培云說。
燃料電池產業鏈之外,PEM電解水制氫的產業鏈也在臨港逐步構建中。
2021年,氫晨科技開始投入PEM電解槽的研發,切入上游制氫領域。“現在1公斤氫氣大概需要50度電,未來我們希望變成40度電,氫氣的成本就能大幅下降。”易培云說,明年將會有7套PEM電解槽在包頭上市。
“目前國內PEM制氫裝備的供應鏈還不是那么完備,但是我們在和不同供應商在談,我們認為2~3年后,中國PEM制氫裝備的供應鏈會基本上完整。”景帥說,明年會把世界最先進的PEM電解槽制氫技術引入臨港。
降本的臨港方案之二:場景先行,訂單引領
在2022臨港新片區氫能大會上,景帥表示,氫能產業大有前途,但還處于“幼兒期”。“干氫能,企業需要長期主義,更需要政府的引導、關愛和支持。”
“我們一個很重要的思路,是場景先行、訂單引領。”鄧浩強說,要把臨港集團可控的豐富場景體現出來,把包括重卡、渣土車、通勤客車、叉車等臨港氫能基本盤,轉化為訂單。
作為國際氫能谷的開發運營方,臨港集團于2021年12月30日注冊成立了氫能產業發展公司,注冊資本10億元。根據上海臨港(600848.SH)公告,該公司參與開發運營園區內豐富的氫能應用場景資源,拓展氫能在交通、建筑和能源等領域的商業化運營,形成以氫能為主題的新能源產業集聚效應。同時大力培育氫能產業鏈核心環節重點企業,構筑氫能全產業價值鏈,提升臨港新片區氫能源產業鏈強度,助力臨港新片區打造成上海乃至全國氫能發展先行先試區、綜合示范區和產業引領區。
公司成立9個月以來,鄧浩強的一個感受是,市場關注度非常高,這段時間已經接觸了100多個項目。另一個感受是,氫能產業的市場和示范應用需要培育。
“雪球要滾起來,得先推一把,才能讓它慢慢地越滾越大。”鄧浩強說,臨港集團的角色是開放場景,并通過一些金融手段,結合國家的補貼政策,平抑化先期的一些高成本,讓市場主體可以在一個相對能夠接受的成本范圍內,提升應用。
為帶動氫能產業在集聚發展,臨港計劃用3~5年時間,實現公共領域車輛的“氫能化”替換。“雖然推廣成本會很高,但為了能為臨港培育一批自主創新企業,我們愿意堅定信心走下去。”臨港新片區黨工委副書記吳曉華說。
目前,臨港已經運營的氫能公交車有16輛。今年計劃替換102輛氫能公交、12輛中運量車。未來幾年則會逐步根據產業發展情況以及客流情況逐步替換。
此外,臨港新片區管委會高新產業和科技創新處副處長李向聰表示,臨港有4萬輛集卡、2000輛渣土車、幾百輛通勤班車,將來會推動出臺包括集卡司機加氫便利化等舉措來加快應用。
9月20日,臨港新片區公共交通有限公司發布了高一級燃料電池低地板城市客車采購項目中標公告,上海萬象汽車制造有限公司獲得52輛燃料電池客車訂單,中標金額14038萬元。相關車型由康明斯進行配套。
目前,臨港集團正在牽頭推動組建一個氫能交通領域的購車平臺,通過訂單推動企業規模化降本,加上企業自身的技術降本,進而帶動產業鏈企業在臨港的引進和培育。“我們預判,通過2~3年,到2025年,可以離開國家的補貼,主要交通領域的應用更加接近市場化,形成一個正向的連續的循環。”鄧浩強說。
降本的臨港方案之三:氫氣可獲得性更強
一手解決用氫的問題,一手還要解決氫從哪兒來的問題。
9月30日下午,一輛氫能公交緩緩駛入位于平霄路的加氫站。這是臨港第一座正式運營的加氫站,采取油氫混合模式,站內的2臺加氫機顯示,目前氫氣銷售價格是35元/公斤。當然,這是政府補貼后的價格。
加氫站負責人告訴記者,這個加氫站目前每天加氫550公斤。
易培云表示,如果不用政府補貼,氫氣可以做到35元/公斤,就可以低于汽油車的用油成本。但對柴油車而言,氫氣還需要做到25元/公斤。所以目前氫氣價格還需要大幅下降。尤其是東部沿海地區,氫氣相對匱乏且價格較高,更需要快速把氫氣價格降下來。
“我們在山西的場景里,氫氣做到25元/公斤,整個運營團隊就能賺錢,而且能跑贏柴油車。”易培云認為,在有大量風光電資源的新疆、內蒙古等區域,因為綠電較為便宜,能最快把氫氣價格降下來。
氫能源按生產來源劃分,可以分為灰氫、藍氫和綠氫三類。我國是世界上最大的制氫國,年制氫產量約3300萬噸。其中,煤制氫和天然氣制氫占比近八成,氯堿、焦爐煤氣、丙烷脫氫等工業副產氫占比約兩成,可再生能源制氫規模還很小。
不過,我國可再生能源裝機量全球第一,在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。未來隨著光伏、風電等可再生能源電價的持續下降,氫氣成本也將逐漸下降。
《中長期規劃》提出,中長期,上海立足于建立以綠氫為主的供氫體系,推進深遠海風電制氫、生物質制氫、灘涂光伏發電制氫,通過技術進步逐步降低綠電制氫成本。探索建立長江氫能運輸走廊,布局滬外、海外氫源生產基地和進口碼頭,構建多渠道氫能保障供應體系。
在實現氫氣價格下降的同時,還需要解決加氫站的布局問題。易培云說,加氫除了要便宜,還要方便。“如果開車15分鐘都加不到氫,我肯定不愿意買,所以未來還要逐步布局越來越多的加氫站。”
9月26日的國家發展改革委新聞發布會上,國家能源局規劃司副司長宋雯表示,我國累計建成加氫站超過270座,約占全球總數的40%,位居世界第一。
畢馬威報告顯示,上海由于在氫能源領域起步較早及地方政策優勢,是建設加氫站數量最多的直轄市。根據《中長期規劃》,到2025年,上海將建設各類加氫站70座左右。
“目前臨港已經投入運營的加氫站有3座,預計到明年第四季度還會新增3~4座。按照規劃,到2025年有14座加氫站投入使用。”鄧浩強說。
新片區的制度創新也給了臨港氫能產業更大的發展空間。比如,目前氫氣納入危化品管理,制氫只能在化工區進行,大大增加了運輸成本。《中長期規劃》提出,在臨港探索現場制氫加氫一體化項目示范。
“我們也把產業發展的一些瓶頸,提給主管部門,他們也做了一些非常積極的響應,所以很多的制度我認為都在臨港會率先突破。”易培云說。
責任編輯:周唯
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