氢能和燃料电池全球行业深度分析,为何日本韩国等国氢能发展受阻

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国内氢能和燃料电池资讯

德国福伊特集团2月22日与无锡的威孚高科签署IV型高压储氢系统战略合作协议

双方将携手开展储氢瓶技术研发创新、规模化生产和推广应用,项目投资总额约1.2亿欧元。

武汉理工氢电:把氢燃料电池“中国芯”销往全球

武汉理工氢电科技公司在武汉经开区新能源与智能网联汽车产业基地,开年一派忙碌。万级无尘车间内,该公司自主开发的第三代燃料电池膜电极正抓紧安排生产,相比第二代,产品性能提升了20%,除供应国内市场外,还出口英国等欧洲市场,供下一代氢燃料电池研发使用。受益于此,今年一季度销售收入同比增长2倍多。

膜电极被誉为氢燃料电池的“芯片”,长期以来,制备技术被美国、日本等相关企业垄断。武汉理工氢电打破了这一局面。自主研发的CCM型膜电极,使用寿命增至18000小时,贵金属铂每平方厘米用量却从0.8毫克降至0.28毫克。

2月22日投资者互动平台

**美锦能源:**搭载L4级自动驾驶系统的氢燃料电池重卡已完成道路测试

永安药业:控股子公司齐安氢能源(原名:潜江中极氢能源)主要从事氢气的生产及销售

全球氢能

美国

普拉格Plug尽管有巨额交易协议利好,但股价仍大跌

Plug Power与美国汽车巨头(未公布名称)达成巨额交易,但其股价昨天仍大跌近9%,今年迄今跌幅超过24%。这家氢能领军企业正面临财务限制和利润困境,引发了人们对类似公司未来的怀疑。Plug Power 发言人称这项协议具有里程碑意义,Plug将为一家美国大型汽车制造商提供氢基础设施和燃料电池。美国氢能企业市场表现不佳,反映美国的氢时代正在经受考验。

美国新能源卡车企业尼古拉公司2月22日发布全年业绩,第4季度交付35辆氢燃料电池卡车

但是该公司全年仍然是亏损,只是现金状况良好,截至年底拥有 4.647亿美元的非限制性现金。

韩国

韩国已建成加氢站223座,但加氢基础设施不足、氢气供应紧缺导致氢能汽车销售下滑

韩国Gas News称,2023年1月至12月全球登记氢燃料电池汽车总销量为14,451辆,同比下降30.2%,出现负增长。韩国在氢动力汽车方面保持领先地位,市场份额为34.7%,但与上年相比增长率为-55.9%。目前,韩国正制定政策计划打算公交车、卡车商用车和乘用车同时发力,但面临技术、氢价和基础设施欠完善等问题。

截至今年1月,韩国已建成加氢站223座(加注机310座),但氢能汽车需求不振。尤其是加氢站设施多采用国外产品而非国产,一旦出现故障,响应时间较长。

自2018年发布Nexo以来,现代汽车6年来除了小改款外,一直未对氢动力汽车有大改进。一些使用氢能汽车的老客户旧问题未解决,而单一车型让新客户欠缺兴趣销售不畅的原因。

现代汽车计划于2025年推出新款 Nexo。但Gas News认为,现在与过去不同了,正在进入一个新车发布不能拖延而是必须抢先的时代。氢能汽车的扩张以及政策和制度的完善对于重振韩国氢能产业至关重要。韩国氢能行业正经历负增长,加氢成本上升、基础设施缺乏等问题都需要解决。

尽管提供50%的补贴,但1月韩国仅售出2辆氢动力汽车,韩国专家称中国已超越韩国成全球最大氢动力车市场

韩国希望成为氢动力汽车的世界领先者,目标是到2030年,全国道路上的氢动力车数量将从目前的不到35,000辆增加到30万辆。但根据韩国产业通商资源部的数据,氢动力汽车的销量在1 月暴跌至新低,全国仅售出两辆,与去年同月相比下降了99.4%,尽管韩国人买现代Nexo(该国唯一的氢动力乘用车型)获得一半补贴。

数据显示,2023年韩国氢动力汽车注册量下降超过50%。相比之下,韩国上个月售出1,597辆纯电动汽车,同比增长124.9%,此外还有588辆插电式混合动力汽车。

韩国制造的Nexo1月份出口仅售出5辆。而现代汽车美国公司本月早些时候宣布,1月份在加利福尼亚州售出23辆Nexo,高于2022年1月的16辆。

氢燃料成本上涨,以及去年底的燃料供应危机,韩国氢燃料汽车市场陷入困境,迫使该国3/4的加氢站曾暂时关闭数周,以致出现燃料汽车难加氢局面。

这与现代汽车董事长郑义宣在2018年12月制定的氢能蓝图相去甚远,当时他的“FCEV 2030愿景”设想到2022年氢燃料电池电动汽车 (FCEV)能上升到4万辆,到2025年达到13万辆,到2030年达到50万辆。

但是自2022年创下10,527辆的历史新高以来,Nexo的销量一直下降,去年仅售出4,254 辆。

大德大学“未来汽车”教授Ho-Geun Lee表示,现代汽车需要每年销售10万辆 Nexo 才能实现盈利,目前每台Nexo的制造成本为 1 亿韩元(75,465 美元),但售价仅6950万韩元起。

正如Hydrogen Insight报道,2023 年燃料电池汽车的全球销量下降了30%以上,只有美国小幅增长,而中国逆势大涨成全球最大市场。韩国一直是全球氢能汽车销售的领先市场,但去年开始被中国超越。

为扭转氢能困境,韩国政府1月表示今年将为6,800辆氢动力汽车提供补贴,低于2023年的16,000辆。每辆车可以获得2250万韩元的补贴,地方还额外提供最高达1200万韩元的补贴。但考虑到目前的趋势,这个补贴可能还花不完。

韩国交通安全局将精确管理氢能公交车的安全

该局根据韩国《氢能安全管理路线图2.0》,正在研发《氢能客车安全评估技术》,开发无损检测技术,检查氢能客车驱动系统性能评估设备和压力容器缺陷,并针对氢动力客车(现代Elec City FCEV)进行了将其应用于实际车辆的演示,以确认氢客车驱动系统的充分性综合性能评价设备和压力容器无损。上述方法于2023年10月全球首次向国际汽车安全标准协调组织(UN/ECE/WP29)提出。

韩国结合复合材料(塑料材料+碳材料)氢气耐压容器的特点,开发了超声波无损检测技术和压力容器复试环境。以前,耐氢压容器的表面检查(划痕、凹槽等)主要通过目视检查进行,超声波无损检查方法可有效解决人为错误。

日本

出光兴产、ENEOS和北海道电力公司近日宣布在日本北海道苫小牧地区建100兆瓦最大绿氢项目

目标是到2030年投产,每年能够生产1万吨以上的绿氢,并利用丰富的可再生能源。建立一条供应链,将绿氢供应给出光兴产和其他当地工厂。北海道海上风电潜力非常大,但电力需求较小。对位于北海道西部苫小牧地区的企业进行的调查显示,该地区从化石燃料转化为氢的需求总计为7万吨/年。

截至2023年12月,日本共有172座加氢站

其中爱知县最多,有35座,另2座维护中;东京以21座加氢站位居第二, 1座在建;位居第三的是神奈川县,包括在建,共有 13座。为了促进燃料电池汽车(FCV)普及所必需的加氢站的发展,日本爱知县自2015财年就建立了“爱知县加氢站维护费用补贴”制度,向供应氢气的企业提供补贴。

日本学者称:“海上风电制氢振兴地区”对于日本是幻想,不能创造就业机会,消费者反而要承担发电成本

日本常叶大学名誉教授山本龙三在世界能源观察对日本氢能发表看法,日本一些人口减少的地区正热衷于利用发电项目和制氢来创造当地就业机会,但不幸的是,很难通过海上风电和制氢来达到地区振兴的效果。

首先,日本海上风电设施发电的成本一直不便宜,而且近期的通货膨胀使材料和设备的成本大幅增加,提高了发电成本。水电解槽设备价格对日本企业来说很昂贵。而且海上风力发电设施的利用率在40%左右,电解槽的利用率也在30%范围内,算上设备折旧,制氢成本下不来。

氢气更适合用于难以获得电力的领域,如高炉炼钢、化工、水泥、飞机和远洋船舶,但在日本将氢气运输到这些需求地区的成本很高。从成本角度来看,在需求点通过电解生产氢气会更有意义。

当地就业也无法指望。海上风电设施的就业主要是在建设期间,一旦建设完成,运营就业人数很少,工人甚至不需要住在当地,远程操作即可,只是派人处理维修。

日本还面临人口持续减少的困境,人们将越来越集中在东京都,全国可能只有东京都人口会增加,其余46个都道府县的人口将继续减少。在人口日益减少的地区,公共交通、加油站和超市都会减少。反之水费将会上涨。该地区的居住变得困难,人们纷纷涌向更方便的地区中心城市。

人口减少的地区希望通过创造就业来寻求生存,一种办法就是旅游业,但随着日本人实际收入越来越低,旅行预算减少。即使期待外国游客,可是外国游客可去的地方也有限。在这种情况下,人口减少的地区正在寻求海上风电和制氢作为刺激经济的强生针。

可再生能源设施能不能创造就业机会?可以从先于日本引入可再生能源设备的德国的就业情况来推断日本的就业情况。从德国与太阳能发电设备相关的就业情况显示,虽然设备安装量在稳步增加,但就业人数不但没有增加,反而在减少。

日本在设备制造相关的企业就业机会本来就有限。即使日本继续引进海上风电设施,一旦建设完成,大多数工作岗位也将消失。全球60%至70%的海上风力发电设施是在中国制造的,其余大部分在欧洲制造。海上风电发展得益的是制造业,而日本不可能指望与制造业相关的就业。

日本海上风电项目,考虑到目前材料价格和建设成本的上涨,成本不太可能低于欧美。最终,成本将以电费加价由消费者负担。

而且日本春季和秋季供暖和制冷需求较低,电力需求减少。然而,太阳能和风力发电无法根据需求进行调整。

中国制造的碱性水电解槽的价格约为欧洲制造的1/4,即使未来电解槽的价格下降,但日本弥合这种成本差异并不容易。还需要设备维护等费用,因此不能说价格具有竞争力。

最适合日本的是核电。九州电力的核电站已重新启动,其监管费率是十大电力公司中最低的。核电站的重启有利电价降低。稳定生产氢气而不排放二氧化碳的一种方法是利用核能电解水。美国和欧洲正在开发的小型模块化反应堆(SMR)可用于轻松调节发电量。

总而言之,海上风电对日本来说,并不能达到振兴地区的目的。

日本专家称:氢专利权企业丰田排名第一,本田第三,中韩紧追

日本学者生田元气撰文,尽管中国和韩国在氢专利方面紧追不舍,但日本还是处于领先地位。为了全面了解日本的氢专利能力,数据分析公司Astamuse(东京千代田)专门统计了2001年至2020年申请的氢专利,并根据技术的关注程度和排他性等因素计算了“总专利资产”。丰田、本田、日产等日系车企占据前列的格局并没有改变。过去20年来,他们持续保持着FCV相关专利的竞争力。

2011年至2020年,日本在各国专利资产总额方面也排名第一。第二位是中国,第三位是美国。日本的优势在于与在汽车、家庭、工厂等中使用氢的燃料电池相关的专利。然而,中国企业将氢相关技术的专利申请作为国家政策的一部分,最近清华大学等高校已跻身排行榜前列。

企业氢能投资未能启动,日本缺乏氢能领军企业

几乎每个月都有很多氢相关企业的人士拜访日本经济产业省。INPEX的高野大辅就是其中之一。INPEX是日本最大的资源开发公司,它对世界各地的石油和液化天然气 (LNG) 都有兴趣,在澳大利亚参与了大型项目“Ichthys”,该项目生产和运输的液化天然气占日本液化天然气需求的近10%。

然而,全球趋势是走向脱碳。目前,着眼于下一代,该公司正在从化石燃料转向氢和氨业务。2023年10月,该公司宣布将与美国初创公司Green Hydrogen International(GHI)合作。GHI 有可再生能源产生的电力来分解水并生产绿氢技术。同月,该公司还入股了川崎重工与岩谷产业的合资企业Japan Hydrogen Energy(东京港区)。

但高野先生表示,目前的情况很难进行大规模投资,希望能够收购像Ichthys这样的大规模权益并建设一个氢能项目,但是政府对氢能的支持措施尚不明确。

氢气从生产到销售的成本是天然气的5至10倍。由于售价也会上涨,因此很难找到买家,INPEX等资源开发公司将无法进行投资。政府也在考虑“价差支持”,即政府对氢供应商现有燃料之间的价差进行补偿,但实现进展缓慢。

对于氢能小国日本来说进口是关键。日本作为一个能源资源有限的国家,在获取氢气方面面临着困难。日本天然气很少,而且由于土地限制,适合风能光伏等可再生能源的地区也有限。

德国

德国国际合作协会(GIZ)新研究:沙特阿拉伯、哈萨克斯坦和尼日利亚3个化石能源出口国转型绿氢及其衍生物出口国前景

目前高度依赖石油和天然气贸易的国家必须考虑新的经济战略。一种可能性是将现有的化石燃料转变为绿氢、氨和甲醇衍生物。

沙特阿拉伯已经朝能源多元化转型。沙特阿拉伯2021年化石燃料出口约占国内生产总值的24%,占出口总收入的57%。该国石油生产成本位居世界最低之列。但是该国已经开始实现经济多元化战略,与日本、韩国建立了蓝氨贸易关系。沙特阿拉伯在太阳能资源丰富,未来绿氢成本有望做到很低。现有的天然气管道还可以改造用于运输氢气。

哈萨克斯坦,2021年石油和天然气贸易占出口收入的47%,大部分原油流向欧盟,尤其是德国。成品油主要出口到美国,天然气主要出口到中国。哈萨克斯坦的原油生产成本远低于全球平均水平。该国还拥有大量煤炭和其他化石资源,采矿业发达。金属加工行业可能是推动绿氢需求以生产可持续钢铁的关键行业。该国还拥有丰富的风能潜力,目前正在扩大其里海的海上贸易路线,未来有望向亚洲和欧洲出口氢气。

尼日利亚条件比前两个国家差,该国石油和天然气占2021年净出口预算的90%以上。原油的重要贸易伙伴是印度和西班牙。太阳能资源丰富,缺点是人口密度高和可用土地面积较小。

研究清楚地表明,这三个国家都具有生产绿氢的巨大潜力。但是潜在氢出口的可能收入无法完全弥补化石燃料出口下降的损失,因为目前全球对氢和电子燃料的需求明显低于对石油和天然气的需求。

德国学者对英国村民氢供暖项目失败的观察,认为社会因素不容忽视,氢气安全科普要重视

英国此前一直在做村庄氢气供暖试点。项目监管援助发言人简·罗塞诺表示,试点的两个村,由于民众的大规模抗议,项目试点现已停止。德国氢能专家认为,德国可以吸取英国的教训,要把重点放在供暖技术的引进和提高,而不是对广泛用氢抱过高期望。

英国政府曾有宏伟的计划。2022年秋,该国能源部长雅各布·里斯-莫格宣布氢气是“奇迹武器”,可以通过原有的天然气管道为家庭提供清洁取暖能源。当时的英国首相鲍里斯·约翰逊希望到 2025年实现氢能为一个村镇供暖,到2030年为整个城市供暖。燃气公司和供暖设备制造商也积极参与,并提供氢气燃气锅炉。

然而,去年11月,英国能源大臣卡拉南勋爵明确表示:氢不会在家庭供暖方面发挥主要作用,实践中也没法做到。

发生了什么?

英国政府希望在惠特比和雷德卡村庄证明用氢气供暖是可能的。但村民们不愿意参与,他们担心用氢成本太高,也担心氢不安全。抗议活动不断,燃气公司也被村民指责发布的氢气安全和成本信息不正确。2023年7月,惠特比项目终于宣布结束。圣诞节前不久,雷德卡项目也停止了。

英国政府中止氢供暖试点的决定现在得到很多专家的支持,他们认为由于英国氢价格过高,用氢气供暖没有经济性。而且清洁氢产能有限,应该把氢气给予优先级的场景应用,例如在化肥生产中用绿氢替代当前的灰氢、交通运输、长期能源存储和发电行业。

英国的试点失败了,德国怎么办?德国政府设定的目标是到2030年在德国安装10吉瓦容量的氢电解槽,相当于每年约28太瓦时的氢气。在未来几年,德国绿氢产能不足,需要进口大量氢气解决国内需求。德国学者认为,从英国的例子表明,社会因素不能被忽视。