2021年氢能存储行业发展现状与未来前景分析.docx

2021年氢能存储行业发展现状与未来前景分析一、氢能存储成行业发展关键随着中国已经向世界承诺2030年实现"碳达峰"，2060年实现“碳中和”，绿色能源已经成为未来中国能源行业发展的重要着力点。在这种背景下，中央到地方各个政府都提出了很多关于氢气发展的政策。氢能的发展被认为是实现“碳中和”的重要发展路径之一。据中国氢能产业协会数据显示，2020年中国氢能产量突破2500万吨，同比大增13。6%，而2021年上半年国内氢气产量同比2020年增加了25%，其中利用新能源制氢的比例，同比提高了30%。而相对的，氢气易燃易爆的性能决定了安全的使用氢气必须是氢气广泛推广的前提，因此如何找到优异的氢储能材料或者方法把制得的氢气进行合适的保存是目前氢能推广的关键问题之一。2012-2020年中国氢能产量增长情况二、氢能存储的上下游产业链相较于以锂电池为代表的电化学储能，氢储能在能量密度、储能时长上具有较大优势，在能量转换效率、响应速度等方面则相对较差。当新能源发电占比较低时，现有的输配电网络尚可支撑电能的跨地区转移，而随着新能源逐渐替代传统的化石能源装机，能量在空间上的不均衡性将愈发明显。而氢能储能作为行业发展的中心环节，在空间上的转移也更为灵活，氢气的运输不受输配电网络的限制，可实现能量跨区域、长距离、不定向的转移。可根据需要满足数天、数月乃至更长时间的储能需求，从而平滑可再生能源季节性的波动。中国氢能产业链各环节而从上游氢气生产情况来看，由于电解水制氢在国内的成本较高，因此仅占国内氢气总产量的1%左右，而国内主流的生产方式以煤制氢为主。煤制氢技术的最大优势在于成本较低，但是煤炭制氢技术的问题在于煤制氢工艺二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍，不符合氢能绿色低碳能源的要求。且无论是天然气制氢还是煤制氢，都会遇到反应不完全所残留的一氧化碳、二氧化碳等杂质。若要符合燃料电池要求的气体标准，还需要再进一步提纯，这就导致煤制氢技术的成本进一步增加，同时也造成了运输难度加大。随着技术的进步，未来电解水制氢方式的成本下降空间依然较大，制氢方法的降本增效将推动氢储能经济性的提升。2020年中国氢气生产结构三、氢能存储方式对比目前氢气存储运输的主要困难有两点，氢气是世界上密度最小的气体，体积能量密度较低，扩散系数较大；另外氢气的燃点较低，爆炸极限宽，对储运过程中的安全性也有极高的要求。氢气储运可分为气态储运、液态储运以及固态储运三种方式。其中，气态储运的成本较低、充放氢速度较快，但储氢密度与运输半径较为有限；液态储运的储氢密度较大，但设备投资与能耗成本较高。不同氢气储运优缺点的对比固体储氢就是把氢气要么吸附在吸附剂中，此为物理吸附，主要依靠吸附剂分子与氢气分子之间的范德华力，这种力非常微弱，这种超临界吸附一般都需要很低的温度，因此目前固体储氢还是处于学术研究阶段，尚未实现大规模商业化应用。目前储氢瓶+长管拖车是应用最为广泛的氢气储运形式，所需的运输成本与基础设施投入相对较低，但运输规模与运输半径也较为有限。不同类型储氢瓶性能对比四、产业化进程依然漫长目前被市场上关注最多的氢能应用领域主要是燃料电池汽车，相较于锂电池，氢燃料电池在续航里程、加注时间、低温适应性上具有一定优势，更适用于长距离、大功率的商用车场景。数据显示2019年之后国内燃料电池车销量呈现下降态势，2021年上半年燃料电池车销量为479辆，预计全年销量约为1500辆。其中氢燃料电池汽车主要以物流车为主，但是现阶段氢燃料电池客车/物流车的经济性明显落后于纯电动汽车，随着氢燃料电池技术的进步以及氢气制取、储运成本的下降，长期来看氢燃料商用车生命周期内的全持有成本（TCO）有望下降到与纯电动汽车相当甚至更优的水平。氢储能的产业化进程仍然任重道远，短期来看发展的速度将慢于已经步入正轨的电化学储能。2015-2021年中国燃料电池车销量统计