2024年10月23日

助力氢储运产业稳健发展 落基山研究所发布《中国氢储运中长期布局图景和技术展望》报告

2024年10月18日,由中国国际经济交流中心主办、佛山市南海区人民政府和国经咨询有限公司承办的2024年中国氢能产业大会在广东省佛山市成功召开。大会以“氢能·全球绿色转型的未来”为主题,旨在探索氢能在新国际格局下引领全球绿色转型的广阔前景。来自政府部门、研究机构、国际机构、协会和企业、金融机构等多方专家、行业领袖与精英参与了此次大会,围绕最新国际技术交流动态、氢能基础设施建设的关键路径、产业链国际合作的深化策略、绿氢全球标准倡议等主题,展开了深入而富有成效的讨论。

落基山研究所受邀与会,并同期发布《中国氢储运中长期布局图景和技术展望》报告。报告测算了碳中和情景下氢储运的总体规模和核心需求,讨论了储运技术的适用场景及经济性,希望引导产业优化布局,助力技术研发突破,为氢能产业的高效、可持续发展提供支持。

在我国未来的低碳能源体系中,氢作为一种用途广泛的二次能源,将在化工、钢铁、交通、电力等众多行业的深度减排中发挥重要作用。2021年,国家发展改革委、国家能源局发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。根据预测,到2060年,我国每年氢需求量将达到近亿吨,在整体能源体系中的占比达到15-20%,其中绿氢占比达到70%以上。

会议包括开幕式、院士专题报告会、“一带一路”氢能国际合作研讨会和绿色金融与绿色氢能专题研讨会等主要环节。广东省政协副主席、佛山市委书记郑轲,国家发展和改革委员会原副主任、中国国际经济交流中心特邀专家张晓强,国家发展和改革委员会高技术司二级巡视员阮高峰,联合国开发计划署驻华代表白雅婷,中国石化股份公司高级副总裁喻宝才等嘉宾为大会致辞,香港特区政府氢能源跨部门工作小组主席黄淑娴,阿拉伯联合酋长国驻广州总领事馆总领事玛尔妍·尚穆希发表主旨演讲。此外,大会还邀请了七位两院院士及国际院士作专题报告,十一个项目完成签约仪式,来自企业、智库、金融机构等多领域的专家参与研讨。第八届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会(CHFE2024)、仙湖国际论坛、氢听剧场等活动同期亮相。

落基山研究所交通、氢能和清洁技术投融资部门主任王喆代表机构参会并在研讨环节发言。他表示:“根据国家氢能规划,氢能产业宜坚持以大基地为核心的布局方式,通过区域整体规划降低氢能大范围调动的需求,以规模化部署降低制、用两端的成本。为进一步降低绿氢成本,下一步仍需完善绿氢标准认证机制、提升绿氢在工业中利用的规模、系统性优化匹配电网侧与用氢侧。此外,储运是影响中远期绿氢部署最重要的影响要素之一,在储运技术上实现突破才能保证长期碳中和情景下氢能的稳定、经济、可靠。”

落基山研究所同期发布《中国氢储运中长期布局图景和技术展望》报告(以下简称“报告”)。在2060年碳中和情景下,氢能作为我国未来的低碳能源体系中的重要组成部分,其需求规模预计将成倍增长,绿氢比例也将大幅提高。受可再生资源地理分布和波动性的影响,绿氢供需在空间和时间尺度上均存在一定程度的错配。作为供需间的衔接环节,氢储运可以起到调节、缓冲作用,成为突破产业瓶颈的关键。当前,氢储运技术仍处于起步阶段,产业的发展潜力、未来规模以及技术发展路线是政策方、投资方和企业方所关心的核心,对于促进和加强氢储运技术的政策指引和行业布局十分关键。

针对上述关键问题,报告从储运规模和技术经济性两个角度出发,基于对远期氢能产业规模的预测,确定氢能运输和存储场景,计算各场景的氢能储运需求规模,从而尝试展望我国2060年氢能储运的整体格局,结合当前市场主流氢能储运技术的发展现状及趋势,预测了2060年各类技术的适用场景及成本效益,并提出了推动氢能储运产业发展的相关建议。

2060年,我国氢能总需求将增长至9000万吨/年,年氢能运输需求7250-7600万吨,年储氢需求4050-4150万吨。短距离运氢、短时储氢是最为主要的储运氢场景,仅有少部分用氢需求需要通过长距离运输、长时存储来满足,其规模的大小取决于未来产业布局。与当前百万吨级别的储运体量相比,远期氢能储运需求将大幅扩大,储运市场在整体氢能市场中的占比也将大幅提升,具有极大发展潜力。

作为未来的关键能源之一,氢能资源分布将在一定程度上决定未来产业布局,进而影响储运格局。为更准确地了解资源分布对储运格局影响的不同程度,我们设置了工业无搬迁、大规模搬迁两种情景,分别对应产业格局不发生变化、产业格局以绿氢资源为核心考虑因素重新布局两种假设,进行了模型量化分析。结果表明,工业无搬迁情景下,有1540万吨氢能需要跨省长距离运输以缓解供需错配,占总氢能规模的17%;工业大规模搬迁情景下,各省氢资源可基本满足本省用氢需求,无需跨省长距离运氢,但工业搬迁至可再生资源丰富地区,则受到季节性波动影响增大,相应产生100万吨以上长时储氢需求。在实际产业发展过程中,产业搬迁方向、规模还会受到政策引导、供应链配套、需求侧等多方面因素影响,最终形成氢储运整体格局。

从不同储运需求类型的技术选择上看,短距和长距运氢、短时和长时储氢均适用不同技术路线:

运氢:在短距离运氢中,除氢衍生品转化运输(仅单次转化)外,管道和输电经济性较强,但前期投入较大;前期投入较小、更灵活的运输方式还可考虑气氢和液氢运输,相比液氢,气氢长管拖车在200km运距以下更具优势。在长距离运氢中,氢衍生品转化运输(仅单次转化)经济性最佳;此外管道和输电也为适用方案, 经济性接近,输电成本介于不同管径大小管道成本之间。

储氢:在短周期(周以内)储氢中,气罐储氢为常见选择,以制氢侧、公路交通和工业为代表性需求的使用场景中,气氢储罐储氢成本随着储氢压力增加而增加。在长周期(月以上)储氢中,以电力为代表性需求的使用场景(亦有少量交通和工业需求)中,地质储氢为主要的储氢技术选择,岩洞成本最低,盐穴最高,枯竭油气田居中。

在应用场景中,氢储运环节紧密联系、互相影响,需要用全面系统的视角对比和形成不同的组合方案。从宏观视角看,大规模氢储运管网的建设可以最大程度实现跨区域和周期的氢资源互补,提高氢能供应的稳定性、安全性,并降低整体储运环节成本。从微观视角看,以工业、交通等为代表的具体储运氢应用场景中,一般而言存在不同的可选氢储运方案,需要结合项目实际情况,因地制宜做出最佳选择。

为了推动氢能储运体系布局,引导产业良性发展,助力技术研发突破,报告提出了以下政策及产业发展建议:

  • 持续研究全球和国内的氢产业技术进展、市场需求和政策趋势,定期评估氢能产业链各环节的发展状况与整合程度,研判产业发展方向,提早布局发展资源;
  • 根据区域资源禀赋和工业需求,进一步科学规划工业产业的总体布局,引导氢能产业分布格局的逐步形成,并支持因地制宜规划建设氢能管网等大型基础设施;
  • 重视支持氢能储运主流技术路线中的核心技术环节的研发,提升核心材料和关键零部件的国产化水平,推动技术的部署成本持续优化,并推动储运示范项目落地;
  • 在氢储运产业规划和研判中需注重与上游制氢端和下游用氢端的充分协同,避免产能投资不足或者过剩,并基于行业的新动态与新需求对规划与实施进行提升。

落基山研究所常务董事兼北京代表处首席代表李婷表示:“氢能是实现能源绿色低碳转型的重要载体,绿氢是远期最主要的氢能来源,产业链条长,涉及行业多,提早规划布局氢储运产业是缓解供需错配、促进产业链高效协同发展的关键。作为国际智库,落基山研究所将持续关注氢能储运产业发展,跟踪技术迭代趋势,为促进和加强氢储运技术的政策指引和行业布局提供支撑。”