2024年,氢燃料重卡真的要站上风口了吗?
2023年,我国燃料电池汽车终端市场销量7653辆,同比增长54.9%。其中商用车7177辆,占比93.8%。行业预计2024年,在政策支持、企业产品发力和氢能产业链协同助推下,氢燃料电池汽车产业化规模或将大幅增长。
在3月27日湖北十堰召开的2024中国商用车论坛上,中国工程院院士、中国矿业大学教授彭苏萍作了《中国氢能源与燃料电池发展战略研究》报告。
为什么要大力发展氢能?商用车如何率先受益?
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世界最大制氢国
看好氢能未来前景
“氢具有三大特征。氢不仅是能源,是化工原料;也是储能的材料;更是一种转化方式,具有技术性特征。”在主论坛上,彭苏萍院士如此强调。
作为二十一世纪极具发展前景的二次能源,氢能具有天然可再生、零碳排等特点。目前,我国已经是世界上最大的制氢国——2022年年产氢约3353万吨。其中,煤制氢1985万吨,占比56.2%;电解水制氢和甲醇制氢占比分别为1.2%。
彭苏萍表示,我国丰富的煤炭资源属性以及以煤电为主的发电方式,决定了当前我国仍以化石能源制氢为主。但可再生能源制氢是未来发展的主要方向。因此低碳化发展,必须实现化石能源向低碳能源的转变。
换句话说,低碳化的过程,就是加氢减碳的过程。
彭苏萍强调,“发展氢能一定要结合供需实际,发展目标一定是稳定、可靠、低成本的氢。从这一角度而言,氢能产业向绿氨(绿氢+氨气)、绿色甲醇(绿氢+二氧化碳)等泛氢能源发展,有效解决了储存和运输的安全性和成本问题。”
彭苏萍指出,在双碳目标与能源清洁化转型背景下,建立多元化的清洁能源供应体系是未来发展趋势。而氢(泛氢)能源作为各能源之间的桥梁,可以实现传统能源与新能源的联动发展。
比如通过煤掺氨发电,减少煤炭消耗;通过燃料电池和内燃机技术,减少油气在交通领域消耗,降低石油进口;通过氢能与电能的耦合,为电力系统提供更多的灵活性调节资源,提升新能源对能源系统的保障能力等。
“以氢能部分替代、压缩化石能源消耗量,从而提升清洁能源在能源结构中的占比。这不仅会进一步丰富我国的能源多元化供应体系,同时为能源安全保障机制的优化带来新契机。”彭苏萍如此直言。
推动燃料电池发展
降低成本是关键
我国燃料电池汽车主要为商用车,截止到2023年底,保有量达到18487辆。近年来,氢燃料电池汽车推广力度持续提升,重型交通应用加快试点应用。2023年,依托“燃料电池汽车示范城市群”等重大示范项目,实现氢燃料电池汽车保有量新增5805辆,累计18487辆,同比增长约45.8%。
彭苏萍指出,目前,燃料电池以质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)为主要发展方向,其中汽车电池和固定式发电应用是主要场景。
从这一角度来说,推动燃料电池技术的发展和成熟对于汽车产业尤其是商用车发展,意义重大。
彭苏萍指出,PEMFC是高纯氢燃料,工作温度低、启动快,非常适合交通领域,正在向热电联供领域拓展。SOFC泛氢燃料是电解氢的重要发展方向,能量转化率高,在大型集中供电、分布式发电、热电联供乃至交通领域都有广泛应用。
彭苏萍进一步指出,当前,我国化石能源制氢工艺和技术已经实现完全自主化,部分技术达到国际先进水平。而电解水制氢装置在效率、稳定性以及制造工艺上与国外仍存在一定差距。
彭苏萍判断,从经济性角度看,2030年以前,我国以煤制氢技术路线为主,成本可实现约13.12-15.3元/kg;2030年以后,以可再生氢为主燃料供应核心,煤制氢成本随碳价不断提升。
据行业推算,当氢燃料价格低于20元/kg时,在商用车终端市场将具备强大吸引力。2030年我国氢气年需求量预计达到3715万吨,在终端能源消费中占比约5%,其中绿氢占比约为15%。
可以想象,随着氢能产业发展和技术进步,氢能在商用车领域有着巨大的发展前景。
六大应用场景
重卡应用是重点
面向氢能发展未来,彭苏萍院士分享了对行业的一些洞见和思考。
彭苏萍表示,2023-2025年,通过完善我国可再生能源制氢技术链,建立绿色制氢试点示范项目,实现煤制氢成本在10元/kg以下(受煤价影响),电解制氢成本20元/kg以下。2026-2035年,通过建立完善的氢能储运、供应基础设施网络、大规模氢能储运技术突破,实现低成本绿氢市场规模的持续扩大,电解制氢成本在10元/kg以下。
在燃料电池产业规划上,彭苏萍进一步指出,短期内(2023-2025年),实现国产大型PEM制氢电解槽,开展重卡等领域的示范应用;长期内(2026-2035年),提高高温PEMFC电堆性能及稳定性。
同时,彭苏萍院士分享了当前氢能发展的六大应用场景。
比如首先通过氢电耦合,消纳可再生能源,提高可再生能源占比。
其次,通过整体煤气化燃料电池发电(IGFC)可以提高煤气化发电效率。由于IGFC技术发电过程中控制了二氧化碳排放,整个技术效率高、碳及污染物近零排放、成本可控,具有诸多优点。
其三,利用氢(泛氢)能源耦合煤化工、石油化工,探索可再生能源制氢尤其SOEC技术在合成氨、甲醇等行业的示范应用,实现碳中和。
其四,促进氢(泛氢)燃料重卡等领域的应用。
彭苏萍指出,商用车尤其是重卡,动力需求大、续航要求高,是氢能最符合的商业发展模式。氢燃料重卡加注更快、效率更高,在矿山、煤炭、港口等固定运输专线有很好应用场景。
此外,氢(泛氢)燃料电池在船舶、冶金等领域也有丰富的应用场景。
氢能似乎预定了2024年的年度热词之一。商用车作为氢能率先落地且主要应用场景,2024年无疑会提速发展,保有量快速上升。“未来,氢走廊、氢通道等示范区会逐渐推广,对于氢燃料重卡来说无疑是重大利好。”彭苏萍如是说。