最近地方政府密集出台氢能发展战略,一些尚未涉氢的地方政府和企业也有一点坐不住了,因为担心错过时代的机遇而焦虑;而已经进入氢能行业的人并不像圈外的人想象的那样踌躇满志,他们则因为产业运行堵点太多而焦虑。如果看行业动态的化,各地每天都有关于氢能的相关新闻在发生,仅国内的各级政策和企业项目投资就已经令人应接不暇,但从可视的应用端来看,实际效果并不如意,据中国汽车工业协会统计,到9月底,全国燃料电池汽车销售量仅2089辆。
无论出货多少台压缩机、电解槽、燃料电池,这都还属于工程投入,需求在哪?氢气在哪应用?加氢站是不是在供氢?燃料电池车是否在运行?也就是说,有了投入是不是就一定有产出呢?
基础建设固然必不少,但终端闭环还是产业发展最重要的目的。尽管专家们赋予了氢能太多的价值,但我想,现阶段真正进入批量化应用的应该还是燃料电池汽车,我们还是来看看全球燃料电池汽车销量多的韩国在做些什么吧。
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燃料电池汽车全球销量one,运行效率高于中国
数据来源:根据公开资料整理
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用户端“成本”低于燃油车,“氢气荒”显示终端拉动力
今年8月,中央电视台财经频道有一则新闻,由于国际油价上涨,韩国石油化工厂开工率下降,工业副产氢气产量减少,且其中一家为韩国超过30%的加氢站供应氢气的工厂出现设备故障,供应量降至平常的一半以下,导致韩国多地出现了加氢站氢气短缺的问题,导致加氢站限加、少加、停业、排队等现象。【#韩国遭遇氢气短缺... - @央视财经的微博 - 微博 (weibo.com)】
报道称:“韩国首尔、江原道等多地都出现加氢站氢气短缺的情况,有的限加3公斤,有的因氢气暂停营业。现场采访的忠清南道牙山市加氢站,每台车仅限加氢1公斤。而1公斤的氢气仅能供氢能汽车行驶不到100公里。”“全罗北道全州市超八成的氢能公交车被迫停运”。
由于近期国际油价高企,导致燃料电池汽车百公里运行成本只有燃油车的一半,民众购买燃料电池汽车成为一种市场行为。
一份来自三陟市的调研显示,当地有2400多辆燃料电池汽车,大约有11个加氢站。记者对燃料电池汽车用户调研,他们表示对使用体验感到满意,主要是因为成本较低。尤其是在近期能源危机下,石油价格上涨更加凸显了氢气消费的成本优势。用户称开汽油车花费大约500,000到600,000韩元(358美元至430美元),开燃料电池车大概只需要花费不到200,000 韩元(143美元)。
出租车司机也表示氢气比液化石油气便宜,充满氢后可以跑得更远。一次充满氢可以跑600公里。如果每天工作10个小时,每两三天充氢一次即可。
显然氢气供应成为了韩国氢能发展的阶段性瓶颈,不过,与我国加氢站大量闲置的情况相反,由于终端用户的需求,“氢气荒”迫使韩国产业通商资源部联合多部门成立了氢气供应专项组,启动了紧急应对体系,对氢气的设备和流通情况进行实时监控,除对故障设备的维修以外,韩国多个新设的氢气工厂进入最后的施工阶段。
此前韩国计划到今年年底建成310座加氢站,但到气荒出现的8月份还只建成了120多座,气荒的出现也意味着加氢站的进度将有望提速。气荒事件似乎预示着上游制氢工厂和加氢站投资的风险已经不大,但韩国研究专家金健人说,这只是表面,韩国氢能行业的发展的驱动力依然是政府政策,现阶段,用户的“低成本”是政府的“高成本”来支持的,政策的稳定性将影响氢能的发展。
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发展蓝图换届生变故,民意支持政策获持续
2005年9月,韩国启动全面的氢能发展规划,当时motie(韩国贸易、工业和能源部)宣布了“实现氢能和新可再生能源经济的总体规划”。
2016年1月,韩国新设氢燃料汽车补助金。
2017年4月,电动、氢燃料汽车专用牌照等为环保汽车扩散奠定制度基础;这一年,宣布“新的可再生能源3020”政策,目标是使韩国新能源和可再生能源的利用占比从8.8%提高到2030年的20%。
2019年1月,通过振兴氢能经济发展蓝图,制定了到2040年的目标。路线图的目标是到2022年将燃料电池汽车的保有数量增加到79000辆,安装310座加氢站;到2040年,拥有590万辆燃料电池汽车,60000辆燃料电池公交车,1200座加氢站。
2020年2月国民议会通过《氢能法》,以期建立一个法律框架;2020年7月,韩国新政颁布,其中绿色新政为未来汽车制定规划;2020年10月,为扩大市场抢占先机,制定了具体的环保汽车转换战略。
和nedo早期制定的日本氢能规划一样,韩国一开始也是低估了氢能产业化的难度,他们规划了到2020年生产200万辆燃料电池汽车(fcev)的计划,但实际截至2020年年底,市场累计销售了fcev约13068辆(含出口)。而在,燃料电池方面,政府计划到2020年,用于发电的燃料电池装机容量为3100mw,而实际上燃料电池的总装机容量截至2019年仅约为375mw。
数据来源:金健人报告《韩国氢能源规划(2021-2025-2030)》
实际上,对韩国来说氢能规划不仅仅是减碳和能源安全问题,也成为他们在汽车产业中实现世界领导的目标。因此,韩国给予燃料电池汽车在购车和氢气消费上几乎是全球大力度的补贴,其中车辆采购补贴达到车辆出厂价的50%,新购车用户前半年免费加氢。
然而,2022年3月10日,尹锡当选第20届总统,并于5月10日起开始总统任期,他一上任就调整了韩国的能源战略,因为国家对可再生能源和氢能的财政补贴压力而削减氢能和风能的开支,并重启核能计划。尹锡批评前届政府推行的“去核电政策”,并指出应立刻拨正核电产业航向,并决定将废除去核电政策、重启核电机组建设,让新韩蔚核电站3、4号机组建设项目尽快复工。
尹锡政府还决定将氢能汽车配送和加氢站安装项目预算从约8928亿韩元削减25%至6678亿韩元,以筹集更多资金。虽然充电站安装预算保持不变,但车辆供应预算已从 6795 亿韩元减少到 4545 亿韩元。因此,今年供应的氢燃料汽车数量从27,650辆减少到10,000辆左右。
不过,尹锡的新政导致了全罗南道和蔚山两地10万人以上的游示威,由于国家和地方前期的投入太大,民众和企业要求维持前期氢能发展规划,新政府不能轻易废除氢能政策,并计划在下个五年计划将氢能成本降到与石油相当的目标,并且要做到安全、污染,措施是降低关键技术的成本。
于是,我们看到,韩国政府于11月9日召开新政府成立后的氢经济委员会会议。韩国总理韩德洙(han duck-soo)最近公布了一份路线图,称韩国打算加大对全球氢工业的参与力度,将在未来七年内成为氢工业的世界领导。
韩国产业通商资源部表示:“计划到2030年为止,将氢气产业发展到600个具有国际竞争力的企业。”目前已有52家。为了实现这一目标,政府打算放宽某些规定,并协助私营企业获得投资。支持开发氢气涡轮发电机、加氢站、液氢货轮的企业。该计划要求到2036年,80个液化氢充电站和清洁氢占全国氢能源的7.1%,氢动力商用车增加到3万辆。
政府估计,到2030年,扩大政策将创造47.1万亿韩元的经济价值,创造9.8万个就业机会,同时减少约2800万吨温室气体排放。
韩国总理韩德洙(左五)在首尔市中心举行的签字仪式上,与环境部、贸易、工业和能源部、现代汽车、晓星、sk e&s、海昌原、科学和信息技术部以及土地、基础设施和交通部的代表合影。
一位现代汽车的中国公司高管说,他们也非常关注新政府对氢能产业的态度,现在看来,“基本的氢能发展路线没有大的变化,但是有些细节方面的调整,就是前政府重视短期性的成果,主要是对现代汽车主导的下游应用方面的要求。我看现政府强调上游产业的均衡发展,转为由sk、posco(浦项)等氢能供应体系内的企业主导。”
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大企业构建产业链,上下游共建生态圈
韩国是一个大企业可以影响整体经济的国家,同样,大企业对氢能产业的投入直接影响韩国的能源结构,除了政府投资、消费者受益,私人部门的企业在氢能领域投资也非常巨大。
数据来源:全球氢能网
韩国计划在国内建设每年能生产4万吨氢气的液态氢工厂,以满足日益增长的氢气产业需求。另外,还将在西部、南部、东部地区建立液氨物流中心。另外,在仁川、华城、富川、安阳、盆唐、唐津、水原、乌山、东滩、广桥、平泽、板桥等城市之间,还将安装氢气输送管道。
三星、现代汽车、浦项制铁、韩国石油、sk、乐天等大企业和公共事业也将积极参与由国家主导的氢气产业扩大行动。韩国的加氢站建在换乘中心、铁路车站、机场、港口、客运站等交通活动的主要区域,为了将柴油货车转换成氢燃料汽车,在货车休息站等物流据点构建加氢站,2021年这样的加氢站有两个,计划到2025年构建10个以上。
乐天化学计划到2030年为止,投资4.4万亿韩元(37亿美元),将氢气事业和电池材料事业一起培养为下一个成长源,并实现3万亿韩元(25亿美元)的销售额和10%的营业利润率。并与全球能源企业液化空气公司(air liquide)和液化石油气(lpg)企业sk gas合作,计划到2023年在全国建立氢气加气站网络,到2024年建立氢燃料电池发电站。与三星工程、浦项制铁合作,在马来西亚建设氢气合成氨工厂的投资也将增加到3万亿韩元(25亿美元)。
韩国加氢站(hrs)分为两大类:常规hrs 650kg/一天和公共汽车hrs 1000kg/一天的加氢能,小型加气站以移动撬装式为主,hrs通常建在靠近cng的地方车站(大多数韩国巴士使用压缩天然气)或液化石油气车站(大多数韩国出租车使用液化石油气)。
hrs的氢气价格在7100韩元(38元人民币)/公斤和8800韩元(47元人民币)/公斤包括10%的增值税。氢气比汽油、柴油或液化石油气便宜得多。尽管没有政府规定的价格上限,但8800韩元(47元人民币)/公斤已成为hrs的标准价格。
储运的核心是装备和材料,韩国晓星是高压储氢瓶核心材料碳纤维材料供应商,近期,他们又成功开发并利用了尼龙作为氢燃料罐内衬材料。这种材料比金属和常规塑料轻,漏氢切断效果好,可以实现进口替代,确保韩国主导氢气市场的技术。这种核心材料从氢气生产、到储存和利用的全产业链中都发挥着重要的作用。
晓星的尼龙材料比传统的金属和高密度聚乙烯(hdpe)衬垫材料在轻量化、隔气性和抗冲击性方面都要优越。比金属轻70%,比hdpe轻50%,防止氢气泄漏的气体阻隔性能也比金属和hdpe高30%和50%;尼龙衬垫吸氢性和透气性都较低,不存在氢脆风险。
不过hdpe内衬一般用作400bar水平的高压容器,但不能承受典型氢动力汽车所需的700bar压力。氢气容器衬垫必须能够承受氢气频繁充放引起的快速温度波动,尼龙衬垫对-40~85摄氏度的温度有良好的适应能力。
根据韩国能源经济研究所(keei)的数据,目前,韩国氢工业价值14.1万亿韩元(753亿人民币),预计到2030年将达到26.8万亿韩元(1431亿人民币)。这种增长将受到来自现代等大型本土企业投资的影响。现代汽车提出了7.6万亿韩元(406亿人民币)的“燃料电池愿景2030”。
今年9月,韩国政府与现代汽车(hyundai motor)、sk e&s、晓星(hyosung)、hychangwon等4家企业签署了建立全国液态氢供应链的谅解备忘录(mou),并从明年开始扩大氢燃料汽车的使用,其中:
现代汽车将努力确保燃料电池公交车和卡车等氢燃料电池车辆的稳定生产和供应。各部门将加强对建立氢气供应链的行政支持。
今年8月,韩国将“1.0a/㎤以上电流密度下可连续运行超过4小时的10千瓦级以上建设、产业机械用燃料电池的设计及制造技术,发电效率达35%以上且耐久度达4万小时以上的固定型燃料电池的设计、制造、控制技术”列为国家核心技术。
由韩国牵头的全球氢能产业联合会(ghiaa),包括中国、美国、英国等18个国家的氢能产业协会代表出席了创建仪式。韩国燃气公社、现代汽车、现代摩比斯、韩华solution、sk e&s、韩国汽车研究院、韩国能源工团等企业和研究机构目前都是韩国氢能融合联盟的正式会员。
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交通领域应用为主,直接补贴终端用户
燃料电池汽车(fcev)。2019年以来,韩国现代制造的汽车超越了日本的丰田和本田,实现了世界的fcev销量。今年前三季度,全球注册fcev总销量为14400辆,其中现代汽车销售8449辆,占全球销售总量的58.67%。在韩国,fcev销量增长比纯电动汽车(bev)更快,尽管基数要小得多,这要归功于政府补贴。
韩国中央和地方政府对燃料电池汽车终端进行补贴,补贴适用于任何电动车车型。从汽车出厂价和补贴金额来看,燃料电池汽车成本和政府补贴都已经明显下降,两年前现代汽车称nexo出厂价约合人民币60多万元,政府补贴50%,用户支付大约30多万人民币,款nexo型号售价7200万韩元(38.5万人民币),中央政府补贴2250万韩元,地方政府补贴1000万-2000万韩元。在首尔,政府为消费者支付约3250万韩元的补贴,用户直接支付大约21万人民币。
除了最终用户补贴,政府以免税优惠的形式为消费者提供进一步的激励措施。作为1类低排放车辆,fcev是也有资格获得高达50%的公共停车位折扣。韩国高速公路公社(kec)提供50%的高速公路通行费折扣。
燃料电池客车(fceb)。现代卡车巴士是市场上的燃料电池巴士。其fceb原价在6.3亿韩元(336万人民币)左右,但却可以从中央政府获得约1.5亿韩元的补贴,以及来自地方政府的1.5亿韩元补贴,这使得车价降至3.3亿韩元(175万人民币)。
韩国有四家巴士设备制造商:现代卡车巴士、爱迪生汽车、woojin is和zyle daewoo。现代和爱迪生已经拥有电池(bev)公交线路,两家公司占韩国电动公交大约60%,而woojin is和zyle daewoo将cng巴士作为目前的主要产品线。燃料电池巴士将逐步替代原有的产品,韩国的路线图目标是到2022年有2000辆巴士上路,到2040年有60000辆巴士汽车投入运营。
fc卡车。现代卡车巴士公司最近开始量产世界上一辆燃料电池卡车——xcient。卡车的储氢能力为约32kg。2019年,现代汽车与瑞士合资公司成立现代氢动力(hhm)公司。2020年7月6日,由政府和现代汽车合力打造的10辆氢燃料电池重型卡车出口瑞士。
出口的氢能重卡为34吨级(含拖车),匹配190kw功率的氢燃料电池系统、350kw电机,采用新研制成功的氢燃料电池冷却系统及其控制技术,单次充电可行驶400公里。
到2021年6月,这一出口计划累计完成46辆,总行驶里程已经超过100万公里,累计减排约630吨。按照计划,截至2025年继续对瑞士出口1600辆氢能重卡。瑞士为鼓励燃料电池汽车的运行也采用了减免高速公路费用的鼓励政策。
固定发电。热电联供是目前燃料电池应用最多的领域,也是韩国氢能鼓励应用的方向。 韩国规定:建筑物面积超过1000m2,至少需要30%的额外能源(来自新能源或可再生能源)。 到2040年,为家庭和建筑物提供2.1gw(940,000个家庭)的燃料电池。不过韩国的住宅和商业燃料电池市场并没有那么成功,而日本这一应用领域累计销售已经超过40万套。
fc无人机。韩国有3300多个岛屿,向这些偏远地区运送货物具有挑战性。这时,可以看到无人机作为一种ag 尊龙凯时 的解决方案。
韩国有20多家无人机公司,除了dmi、giantdrone,也有众多小公司。当前韩国的法规规定允许总重量不超过25公斤(包括fc系统和储罐)的无人机飞行在居民区。无人驾驶出租车也在政府的长期议程上,这将需要更多更广泛的规定。根据国家氢能技术路线图(nhtr),政府的目标是到2040年,实现无人出租车的普及密度达到2kw/kg。
韩国在推动低碳消费上阶段性提高国家、地方自治团体、公共机关等公共部门的电动、氢燃料汽车义务购买比例,从2021年80%到2023年100%,特别是,公共机关长业务用车必须购买电动、氢燃料车,将氢燃料特种车和电动两轮车纳入公共部门义务购买对象车型,以示范项目结果为基础,设定各车型的义务购买比例。另外,对5吨氢气清扫车(2021年)、10吨氢气特种车(2022年)也已经列入普及范围。
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面临的挑战与突破路径
尽管韩国已经实现了燃料电池汽车批量化供应,我们可以观察到他们同样面临产业发展的诸多挑战。目前韩国的氢气主要来源于工业副产氢。包括co2的回收、制造车辆燃料更安全的储存,如甲烷、可吸入颗粒物net-zero的实现、氢燃料商用车行驶里程突破1000公里等都是目前燃料电池汽车面临的挑战。
在制氢方面,可再生能源并网水电解商用化,利用沼气等废弃能源,铁路、航空、港口、产业等移动整体的绿色氢燃料利用,促进电动汽车废旧电池再使用,确保氢燃料电池材料(铂等)重复使用技术都是产业持续发展面临的挑战。
在韩国,虽然早期是以汽车整车厂作为牵引力将整个产业链带动起来的,但政府补贴发挥了巨大的作用,降本依然是行业发展的关键。为此,他们规划了一系列的降本路径。
(1)核心技术国产化
氢能在诸多核心技术上还需要全球采购,所以,零部件国产化 是降低成本的主要路径,韩国政府计划用五年的时间解决核心关键材料的国产化,从2019年到2024年政府给予质子交换膜等核心材料国产化556亿韩元的投资、氢燃料电池及氢储存容器5大核心材料国产化583亿韩元的投资,使得氢燃料汽车材料国产化率从2020年的70%提高到2025年的94%;2020年-2023年给予氢燃料商用车用400kw级大容量电机国产化198亿韩元的研发投资。
(2)工艺及商业模式的优化与创新
2020年-2024年,在开发可搭载在电池空间的形状氢气储存容器上政府计划投资219亿韩元;燃料电池催化剂持续优化,在铂用量降低技术上,燃料电池铂用量到2030年减少83%;2020年-2023年中大型商用车用燃料电池系统专用电极技术开发上政府投资47亿韩元。
在商业模式和机制上,韩国还通过引入租赁业务降低初始采购价格;对燃料电池客车替代提速,以规模化降低成本,例如车辆的初始购买价格将同为1.38亿韩元(氢燃料客车补贴领取后的价格),可大幅下调至7000万元;与建设、运营某加氢站的spc(cohgen)联系,成立租赁公司,打造大型“加氢站 配套”推进“氢客车推广”的商业模式。
(3)未来五年的目标
韩国提出未来五年要突破氢能产业的难点,并提出了氢能产业的发展目标:实现从“内燃机车出口强国”跃升为“环保汽车出口强国”,不过这是一个逐步达到的目标。
首先,要实现公共场所、旅游、交通等日常的环保化;
其次,将推出电动汽车、氢燃料汽车、货车全汽车级,正式投入生产和公共服务;
三是乘坐氢动力电车在市中心旅行,乘坐氢燃料公交车,让“跨城长途出行”也将成为可能;
四是2022年氢气有轨电车商用化、氢气广域公交车上市等;
五是实现“绿色氢气”和用温室气体生产的“绿色甲烷”的技术突破,开创符合碳中和时代的清洁燃料时代;
六是让用户安心出行,可以像手机一样为生活充电,一次加氢,可以方便去往全国任何地方。氢燃料汽车将“以交通物流据点为中心,大幅扩充加氢站,并将耐用性改善2倍,价格进一步降低。
注:已获得转载权