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    氫電VS鋰電,未來誰更牛?

    返回列表來源:柏艾斯 發布日期:2021-03-19 12:05:03瀏覽:-查看手機網址
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    證券時報


    在碳達峰、碳中和目標之下,能源結構亟待調整,氫能應用前景漸次展開。氫作為一種清潔能源,燃燒后只排出水,不產生二氧化碳,成為未來新能源的理想選擇之一。


     加氫站是聯結上游制氫與下游用氫之間的核心紐帶,但建設過程仍需匹配車、站、氣,以壓降氫氣成本,提高使用飽和率,“國家隊”的入局有望推動這項基礎設施的鋪開。


     在產業鏈上游,相對易得的焦煤工業副產氫遇上了“卡脖子”的儲運環節,氫氣價格被抬高數倍,傳遞至中下游阻礙了氫能推廣。業內在積極探索固態儲氫和有機液態儲氫等多相態的解決路徑,同時,安全高效的車載儲氫瓶成為破局關鍵。


     加氫站盈利難題待解


    大型能源央企近期加速布局加氫站。中國石油化工集團有限公司 (下稱中石化)近日披露,“十四五”期間,擬規劃布局1000座加氫站或油氫合建站。這一規模約為2020年底全國加氫站總數的八倍。 


    中國石油天然氣集團有限公司(下稱中石油)也已經進入加氫站領域。2月7日,中石油旗下首座加氫站太子城服務區加氫站投入運營,該站位于2022年冬奧會崇禮賽區,針對冬奧會交通服務車輛建設。據中國石油報報道,2021年該公司還擬在河北、北京建成三座冬奧加氫站;未來還要在全國范圍內投運50座加氫站。


     “兩桶油”發力布局加氫站向行業傳遞出積極信號,作為氫能產業鏈的基礎設施,加氫站建設有著“兵馬未動,糧草先行”的意義。去年以來,國內加氫站數量出現爆發式增長,據中國氫能聯盟統計,截至2020年底,中國建成加氫站127座,較上年數量增加約92%。


     國內氫能產業呈現出圍繞示范城市群分布的特點。其中,廣東省佛山市是布局氫能產業較早的城市,佛山市首座加氫站在2019年1月落地禪城區佛羅路。據公開資料,佛羅路加氫站由佛山市汽車運輸集團有限公司(下稱佛汽集團)規劃建設,占地約2000平方米,總投資額約2000萬元,設計日加氫能力為1000kg。


     證券時報·e公司記者來到現場發現,佛羅路加氫站位于佛汽集團公交停保場內,配備2個加氫島。在午后兩個小時中,不斷有佛山當地的氫能公交排隊進站加氫,這些公交車由美錦能源旗下子公司佛山市飛馳汽車制造有限公司生產運營。公交車開至站內后,由站內工作人員操作,以35MPa壓力加注18kg的氫氣用時在10分鐘左右。


     飛馳汽車生產的氫能公交駛入加氫站內,加滿一輛車大約需要10分鐘


     佛山市佛羅路加氫站,由長管拖車運來的氫氣注入氫氣罐內 


    據現場工作人員介紹,佛山市仍存在車多站少的困境。“加氫站現在還沒有普及,佛山目前有6座加氫站在運營,還有一些新站正在建設,就現有車輛來說比較緊張。我們的站基本上24小時運營,每天為百余輛車供應加氫,包括公交車和小型貨車,已經有些吃力了,對機械的損耗也比較大。”現場工作人員告訴記者。 


    由于佛山市各區加氫站建設進程不一,一些臨近片區的公交司機需要跨區加氫。記者在站內看到,有多位順德區公交司機前來加氫,趕往加氫站的路程就需要近1個小時。“氫能公交開著更安靜、更平穩,但加氫太麻煩。”一位順德區司機如是說。 


    小型貨車上搭載的儲氫瓶,貨車受制于加氫站位置只能近距離運輸


    盡管全天運轉,加氫站實現自主盈利仍然存在困難。“加氫站成本大頭在氫氣方面。我們站內的氫氣從廣州廣鋼氣體能源有限公司運來,運距大概五六十公里,但儲運成本一直居高不下?,F在有政府補貼,但全靠補貼肯定是不行的。”上述工作人員坦陳。 價格傳導到下游也拉高了氫能汽車的使用成本。


    記者了解到,目前佛羅站內的氫氣售價在80元/kg左右,一輛氫能公交加滿需要上千元,加滿一次能夠駕駛一天,約200-300公里,但夏季開空調會減少續航里程。這樣的價格水平相比燃油高出不少。


     氫能公交上的駕駛位和一般公交車差別不大,但駕駛體驗更加平穩、安靜 


    對于投建運營方來說,在上下游產業鏈尚未完全打通的階段,作為中間環節的加氫站需要“兩頭靠”。上海氫楓能源有限公司(下稱氫楓能源)在全國范圍內布局加氫站的投資、建站和運營,公司董事長助理曹俊告訴記者,車、站、氣聯動起來是加氫站盈利的關鍵,貼近氣源能壓降氫氣成本,貼近市場能提高加氫站的使用飽和率,此外還需要專業高效的運營團隊。



     “目前我們在河南省布局較多,主要是因為當地有豐富的氫能車輛使用場景,濟源、新鄉等地的氫氣資源也非常豐富。去年初,我們與宇通客車、鄭州公交合作建設了3個加氫站,為鄭州200多輛車提供服務。我們本著“安全第一、客戶優先”的經營理念,貼著用戶的需求來提供定制化的服務,他們的車就固定在我們站內加氫。”曹俊表示。


     即使有合適的選址,拿到建站所需的土地審批也絕非易事。全國人大代表、長城汽車總裁王鳳英在近期兩會上提到,加氫站建設審批程序復雜,涉及到工商、住建、安監、消防等等多個部門,主管部門不明確,政策體系不完善。


     曹俊也感受到,在上海等城市,城市規劃已經比較成熟,變更土地屬性來做加氫站,相對難度更大。他介紹,氫楓能源的解決途徑一是為需要用氫的工業項目做配套,在現有的場地內建設內部站;二是與中石油、中石化等能源公司合作,將傳統加油站改建為油氫混建站。


     “這也是‘國家隊’的優勢所在,他們現有存量站比較大,可以選其中一小部分改造,土地成本優勢明顯,審批取證難度相對較低,上量速度會快很多。此外,他們通過油站的良好經營,可以提前布局氫站,以油養氫,即使短期內運營不起來,對企業本生經營影響不大。但我們不會選擇在當下沒有足夠客戶使用場景的地區投建加氫站。”曹俊表示。


     儲運環節抬高用氫成本


    用氫成本高企是制約氫能推廣的重要因素,但氫氣本身的價格其實并不昂貴。


     目前制氫技術路線按原料來源主要分為化石原料制氫、化工原料制氫、工業尾氣制氫和電解水制氫幾種。國聯證券分析指出,由于國內煤炭資源比較豐富,因此主要使用煤制氫技術路線,占全國制氫技術的60%以上。


     “焦爐氣制氫成本是目前主流的規?;瘹錃庵迫〕杀局凶畹偷姆绞街?,并且技術成熟,無需復雜的工藝。”美錦能源(000723)董事長姚錦龍向記者介紹,焦爐氣是煉焦過程中釋放的副產氣體,氫氣含量達到50%以上。焦爐氣在分離之后主要用于向城市管道供應煤氣,以及用于一些化工品的制取。要制取氫氣,采用變壓吸附技術(PSA)對焦爐氣進行提純即可。 


    不過,出廠后的氫氣經過儲運環節,價格便翻了幾番。業內認為,氫燃料消費價格需要至少低于40元/公斤才能與燃油車競爭,但是剔除補貼因素,當前氫燃料主要使用成本達到60元/公斤。在廣東等氫氣資源匱乏、需求又旺盛的地區,氫氣消費價格甚至是平均價格的1.5倍。


     姚錦龍介紹稱,氫能的存儲方式主要有低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、固態儲氫和有機液態儲氫等。其中,高壓氣態儲氫是目前最常用并且發展比較成熟的儲氫技術,具有結構簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快的優點,且成本較低。 


    固態儲氫方能夠實現儲存體積密度大、操作容易、運輸方便、成本低、安全等,特別適合于對體積要求較嚴格的場合,如在燃料電池汽車上的使用,是最具發展潛力的一種儲氫方式。但儲氫材料種類非常多,基本都處于研究階段,均存在不同的問題。液氫運輸或者有機液體運氫可能會是未來長距離運氫的主要方式,但仍需面對綜合成本問題。 


    也有業內專家認為,隨著氫能大規模應用,氫氣儲運結構需要以大規模管道運輸為主,配合液氫、高壓氣態儲氫、固體儲氫等多元化方式,就像此前天然氣行業的發展路徑,起初也是從長管拖車為主,隨著基礎逐步完善,成本也不斷降低。不過,這一路徑需要巨大的前期投資。


     目前氫氣儲運環節大部分由第三方物流公司來負責。陽煤化工(600691)相關負責人對記者表示,這是由于氫氣的儲運屬于高壓作業,安全壓力大;加上,氫燃料電池對氫氣的純度要求較高,維護難度高,而且相較于制氫方和用氫方,第三方物流公司具備規模優勢和專業化管理,綜合成本低。制氫方和運氫方自己做儲運,成本較大不經濟。


     綜合來看,在制備成本基本可控的前提下,如何提高氫氣的儲存性能和運輸效率成為氫能網絡建設的瓶頸問題。鑒于目前氫氣儲運技術限制和成本約束,氫氣的應用主要還是圍繞氫源地來做規劃,周邊不超過200公里為宜。 


    針對儲運這項產業鏈“卡脖子”的環節,氫楓能源目前和上海交大丁文江院士團隊共同設立合資公司,推廣鎂基固態儲運氫設備,能夠將現有長管拖車的單車儲氫效率提升四倍,大大降低儲運成本,預計今年下半年能正式上路。


     中集安瑞科副總經理楊葆英表示,降低儲運成本需要整個產業鏈共同努力,包括長管拖車需要增加效率,站內卸氫率提升、壓力等級等改進等。“預計隨著下游大規模的應用,也通過示范城市獎勵積分政策實施,產業鏈上各家共同努力,氫氣到站價格降到35塊錢,應該是第一步會實現的,也將更有競爭力。” 


    儲氣瓶變革


    當前,下游燃料電池汽車的應用推廣,成為推廣氫能的主要抓手,而安全高效的車載儲氫瓶則成為破局關鍵。 


    高壓氣態氫儲輸作為目前全球氫氣儲輸的主流路線,通常采用長管束或瓶組。其中,歐洲、日本、美國等主要使用IV型儲氫瓶,采用塑料內膽,可達到70MPa,而國內主要采用III型儲氫瓶,采用鋁內膽,考慮運輸安全等因素,通常以30、35MPa為主。


     有研究機構測算,如果將國內采用20MPa運輸標準提高到歐美國家常見的50MPa,單車次氫氣運輸量預計將提高3倍,成本有望下降一半。 雖然國內車用IV型儲氫瓶使用并未正式放開,產業資本已經開始積極布局。 


    中集安瑞科作為LNG儲運裝備龍頭,公司自2006年起開展氫能業務,擁有高壓管束運氫車、液氫儲罐、加氫機等相關設備。上市公司負責人向記者介紹,相比于III型瓶, IV型瓶的塑料內膽具有優異的抗氫脆腐蝕性、更輕的質量、更低的成本及更高的質量儲氫密度與循環壽命,已經逐步成為國際氫能汽車高壓儲氫容器發展方向,從III型瓶向IV型瓶轉變是未來發展趨勢。


     3月2日,中集安瑞科宣布與IV型儲氫瓶領域的“鼻祖”挪威 Hexagon Purus AS聯手,斥資6.5億元共同成立兩家合資公司,布局中國及東南亞快速增長的高壓氫氣儲運的市場需求。在該消息下,當前中集安瑞科股價大漲20%。自去年3月以來,公司股價累計上漲近140%。


     根據安排,合資公司計劃建立年產能約為10萬個儲氫瓶的生產線,其中IV型車載高壓儲氫瓶生產線今年二季度開建,產品最快將于年內進行測試。


     中集安瑞科負責人介紹,目前中集已有基地在做三型瓶,已經產生持續訂單,預計今年會貢獻一部分收入,主要應用在氫燃料電池汽車,包括輕卡和中型卡車,重型卡車的應用也在研發,預計很快會有來自49噸的重型卡車訂單。


     另一方面,國內企業在IV型儲氫瓶的布局進展,已經吸引了國際汽車零配件廠商前來投資。


     今年2月份,法國標致雪鐵龍集團旗下汽車零部件企業佛吉亞,宣布已基本完成對沈陽斯林達安科大部分股權的收購,尚待相關部門審批。通過本次交易,雙方將針對中國市場開發制造III型儲氫瓶和IV型儲氫瓶。 


    據業內人士介紹,斯林達與中材科技、科泰克、天海工業都屬于國內領先的儲氫瓶企業,其車用IV型儲氫瓶通過“三新”評審,成為國內首家;而媒體報道顯示,去年上海展會上,上汽大通 MPV、廣汽、紅旗等車型均配套斯林達70MPa III型儲氫瓶。 


    政策方面,去年10月份開始正式實施的《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》團體標準,被視為放行IV型瓶在國內市場的應用;而從國產化準備來看,IV型瓶量產已經漸入佳境。


     中集安瑞科負責人向記者介紹,IV型儲氫瓶將會在公司原有III型瓶產線基礎上建設,IV型瓶預計年內將具備量產條件。另外,在長管拖車方面,中集從20兆帕、30兆帕到52兆帕,都在按照國家要求做研發布局。


     中材科技董秘陳志斌向記者表示,目前III型儲氫瓶的應用在國內還是以公交、重卡、物流車等商用車為主,通常為30、35MPa,續航里程600-800公里;未來隨著氫能向乘用車普及,對效率要求更高,必將推動IV型瓶的普及。從國產化進度來看,目前國內企業在IV型瓶的碳纖維、閥門、內膽等都有儲備,已經基本能夠實現國產化。 


    據介紹,氫儲運瓶量市場并不大,去年公司交付了2000支儲氫瓶,這個量級已經占到市場份額20%,應用到卡車、物流車、公交車領域。對于中材科技而言,IV型瓶已經具備量產條件,目前在等待高壓容器認證審批。去年中材科技整合氣瓶產業,未來以蘇州子公司為平臺,打造氫氣儲運基地,布局四型儲氫氣瓶。 


    資本積極布局氫能導入期 傳統能化儲運企業熱情高 


    當證券時報·e公司記者談及氫燃料電池汽車與純電動汽車的差距,從事氫能儲運環節的上市公司負責人直言:“我們做氫能行業的,是不愿意跟鋰電比的”。


     單從數量來看,目前氫燃料電池車的市場保有量并不高。據中汽協數據,2020年中國氫燃料電池汽車產銷量均不到2000輛,且以商用車為主,遠遠落后于鋰電池為代表的新能源汽車。整體來看,目前還是氫能發展的導入期。但是從能源屬性來看,氫能作為終極清潔能源,具有電池能量密度高、充電速度快、低溫工作性能穩定、自重低等優點。


     據氫能從業人員介紹,當前階段氫燃料車市場以重卡等商用車為主,因為“這類車輛行駛路線固定,便于規劃加氫站的話,‘蛋糕’就足夠大了”。隨著未來氫能技術不斷成熟和政策支持,預計2035年將迎來爆發期。


     政策方面也給予氫能了多方支持,去年五部委出臺了《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,提出爭取通過4年左右時間,建立氫能和燃料電池汽車產業鏈,形成布局合理、協同發展的良好局面;去年 10月27日,《節能與新能源汽車技術路線2.0》正式發布,確定了2025年燃料電池汽車保有量達到10萬輛的發展目標,另外,北京、廣東上海等多個省市將氫能發展列入十四五發展規劃。 


    從長期發展來看,氫燃料電池汽車發展依賴于整個氫能產業鏈的支撐,與當年新能源汽車發展類似,存在一個“先有雞”還是“現有蛋”的悖論,但這并不妨礙資本積極布局。


     高工產研氫電研究數據顯示,2020年中國氫能產業投融資規模為712億元,制氫類項目投資占比超90%,其次是儲氫和加氫項目。這是因為國內制氫項目多與光伏、風電、儲能等相關項目一同進行規劃,單個項目投資環節多,設備投資大,投資周期長,因此項目投資占比高。 


    從參與方來看,不少出身傳統化工、儲運行業上市公司紛紛布局。比如美錦能源正在由煤炭、焦炭傳統能源企業,拓展LNG、氫能等新能源,布局氫氣“制儲運加”產業鏈布局;南昌化工通過子公司華昌能源進行迭代電堆產品,研發百千瓦級燃料電池測試系統開發;中國寶武承擔了全球一次性批量投入最大的氫能重卡商業化運營項目,去年年底實現首批氫能重卡實現交付。 


    另外,在“卡脖子”的氫儲運環節,中材科技業務從原有的高壓復合氣瓶拓展到IV型儲氫瓶,中集安瑞科也聯合挪威合康斯,布局車載儲氫瓶;*ST京城生產的35MPa高壓鋁內膽碳纖維全纏繞復合氣瓶(儲氫氣瓶)已批量應用于氫燃料電池汽車。 


    據勢銀咨詢估算,中國儲氫瓶市場在未來10年將以47.7%的復合年增長率增長, 2030年燃料電池車保有量將達100萬輛,儲氫瓶市場規??蛇_200億元。 


    另一方面,資本對燃料電池項目已經激情高漲。據電車資源統計,今年1—2 月,國內投資氫燃料電池產業的項目共有10個,總投資額超260億元,出現一波“投資潮”,其中,1月,國內通過公開招標采購的氫燃料電池車數量已達到690輛,占到去年全年燃料電池汽車產量的近六成。 


    在氫燃料電池產業鏈中,去年國內電池系統環節的整體投資已經接近200億元,雖然依舊低于汽車環節投融資規模,但是電池系統部分的投資占比大幅提升,從2019年占比17%,提高到去年的38%。分析指出,去年國內推出 “以獎代補”示范政策發布,氫燃料電池市場進入快速發展期。 


    資本方面,氫燃料電池發動機供應商億華通-U登去年陸科創板,打為“氫能第一股”,上市募集資金就瞄向了冬奧的燃料電池發動機研發等項目,雖然去年凈利潤尚虧損約2500萬元,但上市以來公司股價累計漲幅超過2倍;另外重塑股份也正在登陸科創板,公司獲中石化資本投資。


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