虎嗅 04月03日
日本H,从遥遥领先变成遥遥落后?
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文章探讨了中国在氢能源汽车领域的崛起,对比了日本的氢能发展困境。中国通过商用车试点,如氢能重卡,取得了显著进展,并积极建设加氢站和氢能交通走廊。文章还分析了氢能源在环保、能源自主和电力系统改革中的重要作用,以及中国在制氢、运氢、储氢技术上的创新,最终强调了氢能源对国家战略发展的重要性。

💨中国在氢能源汽车领域采取了“闷声发大财”的策略,重点发展以大巴、卡车为代表的商用车,销量已跃居世界第一,而日本的氢能源乘用车销量相对较低。

⛽️氢能源重卡在固定线路上的应用具有优势,有助于加氢站的建设,并已建成京沪等氢能交通走廊,同时,国家对氢能源重卡提供补贴,使其价格与燃油版持平,促进了氢能重卡的推广。

💡中国积极探索低成本运氢路线,包括氨气和固态储氢技术。氨气运输利用现有化工基础设施,固态储氢则利用金属镁,提高储氢效率并降低运输成本,同时也在积极推进管道输氢项目,例如“西氢东送”工程,旨在利用西部地区的风电、水电、光伏等可再生能源制氢,输送到用氢量大的东部地区。

🌱发展氢能源是我国实现“碳达峰”、“碳中和”目标的重要战略选择,有助于降低碳排放、减少对进口化石能源的依赖,并重塑电力系统,促进能源结构的清洁化,同时氢能源产业链也将成为新的经济增长点。

众所周知,中国在电动车领域碾压日本,但日本也有自己以为的大招,那就是曾被寄予厚望的氢能源汽车。

早在当年路线之争的时候,日本就垄断了氢能汽车的技术与产业链,但仅仅十年时间,中国在这个日本几乎独门垄断的领域也开始发力。

虽然日本的技术仍然领先,但是受限于市场体量和应用,在氢能源汽车的实际应用上其实遥遥落后于我国。

以加氢站的建设为例,日本截至2023年底仅建成166座加氢站,远远低于预期。加氢难问题,成为制约日本氢能源汽车发展的瓶颈。

加氢站分布比较集中,且大多分布在大城市周围▼

欧美日韩强推氢能源,却让消费者买单的做法,被现实无情打脸。根据日本汽车经销商协会数据,24年日本氢能源乘用车销量仅有697辆。

相比之下,中国却选择了一条“闷声发大财”的路子,以大巴、卡车为代表的商用车作为试点先行。到2023年,中国氢能源汽车销量约5800辆,占全球总销量近4成,悄咪咪地来到世界第一。

为什么是重卡?

这两年,中国新能源汽车大杀四方,市场卷得昏天黑地。不过在一个细分领域,新能源汽车却依旧难以撼动燃油车,那就是重卡。

原因也不难理解,重卡做纯电版,电耗实在太高。为了保证续航,必须配备超大电池能量的动力电池。不仅充电巨慢,还会显著增加车重与电耗,最终变成面多加水、水多加面的困境。

用氢燃料电池重卡逐渐取代燃油重卡,不仅没有上述痛点,好处更是多多:重卡的行程轨迹固定,便于以高速公路的节点建设加氢站,形成“由点到线”的覆盖。

去年,中石化建成了横跨京津冀鲁苏沪的“京沪氢能交通走廊”,两辆49吨氢能重卡从北京出发,经过53小时、1500公里的旅途,成功抵达上海。

京沪氢能走廊也是目前全球最长的氢能走廊(图:中国石化)▼

这是我国首次长距离、跨区域的氢能源汽车运输测试,此前还已建成了京津、成渝、沪嘉甬、济青和汉宜高速的氢能交通走廊。

另一个好处是在环保上:重卡一直是二氧化碳与各种污染物的排放大户,1辆49吨柴油重卡的碳排放就相当于40辆燃油小轿车。

截至2021年,我国3亿汽车保有量中,重卡以850万辆的小体量,就占到全部二氧化碳排放量的一半。重卡领域普及氢能源,对我国的减碳计划起到立竿见影的效果。

前面提到日本推广氢能源汽车扑街,最关键的还是车贵、加氢难。而我国的解决之道是对购买氢能源重卡、建设加氢站、加氢以及高速费进行补贴或减免。

以某国产品牌49吨重卡为例,柴油版售价40万~50万元、纯电版近百万,而氢能源版本则高达150万。

但国家与各地方政府的补贴额度相加近110万元,这样一来,氢能源重卡的实际价格已基本与燃油版持平。

除了买车,高速费也是重卡TCO的大头。目前,已有陕西、山东、吉林、四川和内蒙古鄂尔多斯等地免除氢能源重卡高速费。

其实有些地区不仅对氢能源重卡免高速费,还有购车补贴算下来更便宜▼

加氢这块也有相应补贴,一般来说,跑同等距离下加氢费用是柴油的2~3倍,补贴的目的则是尽可能让两者相当,吸引用户换车。

氢气是你不似你

氢能源汽车加氢贵,除了加氢站建设费用高外,主要是制氢、运氢、储氢的成本目前还很高。

氢气密度实在太低,一辆20兆帕的长管运氢车只能运约350公斤氢气,跑一百公里光运输成本就高达10元/千克。随着距离增加,运输成本将显著上升。

给氢气降温液化,密度高了一次运输的量不就大了吗?问题是氢气的沸点仅为-253℃,需要设计复杂的绝热系统储存,成本依然很高。

针对运氢的诸多痛点,我国同时搞了好几条低成本运氢路线,其中一条是先制氢气,再把氢气做成氨气。氨气液化运输到加氢站后,现场高温催化制成氢气与氮气的混合气。

相比氢气,氨气在运输上的优势太多了:液氨安全不容易泄露、常温下加压即可液化,用普通的钢瓶就能大量运输。作为重要化工原料,氨气已被广泛用于化肥、化纤、军事等领域,我国的产能极为庞大。

2022年9月,我国首座“氨现场制氢加氢一体站”在福建福州市长乐区建成,实现了氢气现加现做。一辆氢能源巴士10分钟就能加好氢气,续航400多公里。如果这个技术成熟能铺开全国,我国氢能源汽车的发展又能上一个新台阶。

另一条路线是固态储氢,即用易得的金属镁与氢气反应生成二氢化镁。二氢化镁是可以在常温常压下运输,加热到400℃后即分解生成氢气。

二氢化镁在储氢方面最大的优势,是每立方米可储氢高达110千克,且制氢后剩余的镁还能重复利用。我国是一个产镁大国,2024年原镁产能高达136万吨,独占全球原镁产能的近80%。

早在2023年,上海交大氢科学中心牵头研发了一种40尺集装箱大小的镁基固态储运氢装置,单次最多能运1吨的氢气,是主流20兆帕长管运输车的近3倍。

镁基固态储氢反应过程简单,无三害物质产生,可回收且对环境友好▼

前面提到,把氢气装管子里用车运成本太高,但是铺设更大、更长的管子运氢,成本一下就降下来了,这就是管道输氢。

目前我国正在搞“西氢东送”,即用西部地区丰富的风电、水电、光伏等可再生能源制氢,再通过管道输送到用氢量大的东部地区。

2023年4月,我国首条“西氢东送”管道开工,这条从内蒙古乌兰察布到北京、全长400余公里的管道建成后,将拥有10万吨/年的运力。

这条管道更大的意义在于环保:当前,京津冀地区主要使用化石能源制氢,也就是所谓的“灰氢”、“蓝氢”,还是不够环保。

内蒙古得天独厚的风、光资源,非常有利于生产环保的“绿氢”,再输送到京津冀地区,构建从制氢到用氢的完整产业链。

氢能源,我们必须要搞

我国致力于氢能源发展,归根结底是为了降低碳排放,实现“碳达峰”、“碳中和”目标,在可预见的未来彻底扭转以化石能源为主的能源消费结构,变为可再生能源为主。

数据显示,能源活动是我国的主要碳排放来源,其中能源工业、制造业与建筑业以及交通运输等领域的燃料燃烧,制造了绝大部分碳排放。

比如水泥行业是我国的碳排放大户,占全国碳排放量约13%。水泥在熟料煅烧环节需要靠燃料燃烧提供热量,目前的燃料主要还是煤炭。如果使用可再生的氢能源,则能显著降低水泥行业的碳排放。

氢能源还可以使我国逐步降低对进口化石能源的依赖,实现能源自主。2024年前十个月,我国进口原油45710万吨,花费外汇高达2724.2亿美元。

从2019年以来我国每年进口原油都在5亿吨以上▼

花外汇多是一回事,再加上进口的原油80%都走马六甲海峡运输。这已经不是把鸡蛋放在一个篮子里,这是整个鸡窝都在一个篮子里了。

大力发展氢能源,还可以彻底重塑我国的电力系统,有效利用可再生能源发出的电力,实现电力系统的清洁化。

2024年,我国水电、核电、风电、太阳能发电装机量持续增长,但传统碳排放大户火电还占据小一半的比例。

中国能源结构正在向清洁能源加速转型▼

因为风电和太阳能发电都有先天的问题,简单说就是“旱的旱死、涝的涝死”,存在随机间歇性。这种随机性、间歇性会对现有电网造成冲击,增加电网调峰难度。

现在有了氢能源,风电和太阳能发电的先天不足就有了解决方案:用风电和太阳能发出的电水解制备“绿氢”,经储存和输送后用于发电接入电网。

这两年,我国在乌兰察布、鄂尔多斯、巴林左旗等地,利用当地丰富的风力、太阳能资源,上马了一批风光电制绿氢项目,其实就是这个逻辑。

以氢能源为代表的能源转型,注定会是一条艰辛伴随着阵痛的道路,但我们必须要搞。从经济角度,氢能源产业链长,制、运、储和用等诸多环节将会带动产业升级,成为新的经济增长点。

氢能源可以说是一个新的赛道,赛道上的玩家也基本都在同一个起跑线上,我国持续投入有助于保持技术优势,提升国际竞争力。

总之,我国大搞氢能源,是实现能源转型、应对气候变化、推动高质量发展的重要战略选择。

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