儘管中國的氫能市場仍然處於起步階段,但是在中國中央和地方各級政府的大力支持和推動下,氫能市場將有望進入快速的發展階段。這其中的根本原因是中國計劃在2060年之前實現碳中和的目標,這個具有國家戰略重要性的目標亦影響了中央和地方政府對於能源行業的政策目標制定。整個能源市場亦已經從供給和需求兩端積極探索氫能這一種亟待開發、清潔高效的能源。
近期,政府對於綠氫(指利用太陽能、風能等可再生能源來制取氫能)市場的規劃吸引了大眾的注意力。從需求端來看,市場已經開始探索氫能的多元化應用場景,其中包括氫燃料電池汽車的商業化落地。而在供給端,主要參與者如能源行業協會、國有企業和民營企業等亦在加強合作,投入於綠氫這種可再生能源的開發與生產中來。
氫能:中國應對氣候變化和能源轉型發展的重要戰略方向
中國作為世界上最大的氫氣生產國和消費國,預計到2023年將實現約4000萬噸的年需求量。但如今,大約85%的氫氣仍來自於煤炭和天然氣等化石燃料。為了對這一碳密集型產業進行轉型,中國政府通過設立新行業標準,進行免稅、補貼等激勵和扶持政策,以及舉行試點項目,鼓勵氫能生態系統內各個參與者之間形成發展和合作,大力推動綠色氫能的技術創新和產業發展。
自「十四五」規劃(2021-2025年)以來,發展氫能產業已經成為中國政府的重點工作,並成為中國重點發展的六大產業之一。該計畫還設定到2025年,每年通過可再生能源驅動電解水實現生產10萬至20萬噸綠氫的總體目標。隨着2030年的碳達峰和2060年碳中和宏偉目標的制定,發展綠氫已成為中國的戰略重點。國有企業以及相關的研發中心在開發關鍵技術和基礎設施方面發揮著主導作用,並且中國目前在這一領域的投資已超過美國和歐洲的總和。例如,中國最大的鋼鐵製造商寶鋼集團宣佈,計畫到2025年在內蒙古建設一座年產60萬噸的綠氫工廠,利用風能和太陽能生產氫氣,用於其鋼鐵製造業務。
除了綠氫研發的主要參與者(國有企業和國資的研發中心)之外,中國政府還鼓勵外資企業與中方合作進行技術交流和聯合市場開發,助力和推進綠色氫能的發展議程,並鼓勵外資企業在中國參與氫能研究和生產。一些行業中的龍頭企業,例如殼牌(Shell)、法國液化空氣集團(Air Liquide)、康明斯(Cummins)等都在積極參與中國的綠色制氫專案,促進行業整體發展。
然而,中國的綠色氫能產業仍然面臨著生產成本高、運輸基礎設施匱乏、生產設備可靠性需提升等諸多挑戰。儘管如此,鑒於國內豐富的可再生能源資源、不斷增長的國內需求、行業參與者不斷增加的研發投入以及政府給予的大力支持和推動,中國仍然有很大的潛力克服這些障礙並成為氫能的全球領導者。氫能產業也將為中國的經濟、環境和社會發展帶來顯著的效益,例如減少溫室氣體排放、增強能源安全、創造新的就業機會等。總的來說,中國的氫能產業展現出巨大的潛力,並將為國家能源轉型和氣候目標做出貢獻,為未來創造新的經濟增長機會與競爭優勢。
中國氫能市場的未來需求及各地區發展情況
中國致力於高品質可持續發展。為實現「雙碳」(碳達峰和碳中和)目標,中國正在加速發展綠色低碳能源領域,並且在全球清潔能源轉型中發揮著愈來愈重要的作用。
作為能源轉型的一部分,清潔能源技術的快速部署意味着中國對氫能的需求將顯著增長。目前,中國氫氣市場需求已佔全球的約20%左右,預計整個市場將繼續保持強勁的增長勢頭。到2030年,隨着生產技術的改進和基礎設施的完善,氫氣需求預計將超過3700萬噸,2030年至2060年間氫氣需求量年均複合增長率約達到4.3%左右。
目前,氫氣市場需求主要來自以氫氣為基本原料的工業部門。其中,煉鋼和化學加工行業有可能成為氫氣的最大消費領域。與此同時,由於新能源汽車的快速發展以及氫能在商用車中的適用性,交通運輸行業,特別是氫燃料電池汽車,將在短期內成為氫氣消費市場的一個主要驅動力。隨著市場化的推進,預計到2050年,氫燃料電池汽車在新能源汽車中的占比將達到15%左右。
在中央和地方政府政策的推動下,中國各地區都在積極佈局氫能市場。截至目前,長三角和大灣區地區在氫能產業領域的發展位於全國前列。除此之外,西北、環渤海、川渝鄂等重點地區則憑藉它們獨特的地理位置和可再生資源優勢,加速布局氫能產業鏈,這些地區的氫能市場發展潛力亦逐漸凸顯。
中國快速增長的綠氫供應格局
中國已經成為世界上最大的氫氣生產國。根據國家能源局的資料,中國在2021年生產了3300萬噸氫氣,約佔世界總產量的三分之一。不過,目前中國生產的氫能仍然主要以灰氫和藍氫為主,而向綠色制氫生產方式的轉變已經成為了具有國家戰略重要性的關鍵目標之一。
在政府的推動下,中國在綠色制氫技術方面的研發投入大幅提高,特別是在專利申請方面有所體現。根據歐洲專利局的全球專利統計資料庫(EPO-PATSTAT)的資料顯示,近年來中國持有或正在申請的綠氫專利數量迅速增加,特別是與水電解技術相關的專利。在2019年,中國的水電解技術相關的專利數量占全球的近三分之二。專利數量的快速增長得益於與大學、機構和行業參與者在新生產技術方面的合作。
雖然歐洲在電解槽裝機量方面佔據主導地位,但中國在過去幾年的持續努力使中國的電解槽裝機量在2015年到2020年達到了70%的驚人複合年增長率。與世界其他地區相比,中國本土的電解槽供應商擁有一系列關鍵的競爭優勢,並且正在達到全球生產效率水準。例如,中國本土生產的堿性(ALK)電解槽成本通常比國外同行低20%-30%左右。
然而,為了滿足長期的發展需求,方面迎頭趕上。 外國企業在質子交換膜(PEM)電解水技術等先進技術方面確實擁有更多經驗,不過,一些著名的中國企業如中國船舶第七一八研究所和天津大陸制氫設備有限公司等正在快速開發PEM電解槽,並取得了可喜的試點成果。
而沿著產業鏈向下,氫能的儲運成本約占到總生產成本的30%左右,這也使其成為產業鏈發展的難點和關鍵因素。目前市面上可用的儲存和運輸方法各有優缺點。目前,氫氣在中國最常見的運輸方式是以高壓氣氫的形態通過拖車運輸,這種方式更適合小批量的短途運輸需求;當需要長距離運輸氫氣時,其勞動力和設備成本仍然高得令人望而卻步。
而這正是加壓或更先進技術例如液態有機氫載體 (LOHC) 等的發展將發揮作用的領域,這些技術將有助於提高氫氣運輸過程中的儲氫密度和運輸效率。管道運輸則可能是最適合大規模、長距離的氫氣運輸方法,此方法需要承擔非常高的前期固定成本,但從長遠來看,運營成本將大幅降低。這些基礎設施的配套亦是中國企業在中長期內需要重點攻克的關鍵領域。舉例而言,目前美國在其氫氣管道基礎設施建設方面處於全球領先地位,而歐洲緊隨其後。相比之下,我國氫氣輸送管道總長度仍然落後於發達國家。不過,根據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》預測,我國將於2030年實現長輸氫管道總長度3000公里規劃建設。
中國擁有強大的基礎設施建設能力,隨著氫能產業成為國家重點發展產業,政府亦開始大力投資該領域。國家能源局近日公佈了首個長距離跨區域氫氣輸送專案,該項目包括一條從中國北方內蒙古自治區到北京的400多公里的氫氣輸送管道(西氫東送),並納入了國家規劃。
總體而言,中國的氫儲運還處於初步發展階段。與世界發達國家相比,我國輸氫管道基礎設施建設仍有較大差距。目前,中國僅占全球所有已安裝輸氫管道的8%左右。短期內,氫能企業應根據自身需求和所在區域發展情況,選擇合適的氫氣儲運方式,共同探索未來更先進的氫儲運解決方案。
綠氫市場未來展望
我們觀察到近年來中國許多行業的發展跨越呈現出「非連續性」。 很多新興行業正在迅速崛起並發展為規模體量巨大、具有廣闊市場空間的賽道,其中代表性的例子有新能源汽車和雲服務產業等。
雖然中國的綠氫產業發展仍處於起步階段,但在中央和地方各級政府不斷出台政策支持,及眾多市場參與者的推動下,將釋放大規模氫能消費需求潛力。
我們相信未來幾年中國的綠氫產業將發展迅速。在發展的過程中,我們期待有更多的國內外玩家參與其中,並將產業鏈發展壯大,這其中包括與可再生能源密切相關的上游氫氣供應商,提供更創新高效、更可靠的解決方案(如PEM電解槽)的技術參與者,以及氫氣在其他行業(如氫燃料電池汽車、化工行業等)的下遊玩家等等。
從綠氫產業的可持續發展角度考慮,參與者必須積極建立可持續發展戰略意識(包括中央和地方政府),探索下游具有發展潛力的應用和能源轉型的領域。 同時市場玩家亦需要注意,根據自身的實際經營情況,合理評估技術能力,並綜合考慮其他經濟因素(如儲運成本)等現實的商業問題。
本文由高風諮詢公司經理陸宇俊、胡瑞淇共同撰寫。原文英文版為“China’s Hydrogen Energy Market Landscape”