科企岛:氢能不是能源但它是新能源在人间的代言人

关于氢能的预言早得让人觉得就很科幻。1874年,法国科幻小说家凡尔纳 (1828-1905) 在小说《神秘岛》中写道:“总有一天,水可以被电解为氢和氧,并用作燃料,而构成水的氢和氧……将会成为供暖和照明的无限能源。”

凡尔纳的设想是,氢可以通过电解水提取,从而取代当时的主导性能源——煤炭。

1874这一年,距离英法联军火烧圆明园刚过14年,太平天国运动功败垂成10年整,也是慈禧太后漫长的47年执政期的第13年。

氢能不是能源,但它是新能源在人间的代言人。 氢能是能源的载体,也可以称作能源路由器。

氢能最关键的是他的广谱适用性,可以作为燃料、化工原料和单纯的储能装置,就像原油时代的海上超级油轮和遍布世界的加油站,将廉价的新能源之光洒满全世界的每一个角落。

我们可以参考中国氢能联盟研究院的数据。上图是在零碳状态下,各个行业*的能源来源。在化工原料、化工、钢铁、重型交通运输等行业,氢能都是*的*主力。即使在那些电力*主导的行业,氢能可能也是其电力的重要来源。

俯瞰原来不毛之地的新疆塔克拉玛干,30万平方公里的沙漠上密密麻麻的铺满了太阳能板,电池板通过电线连接到发电站,电站一面接入国家电网,另一面连通着超大的电解水槽,生成氢气进入高耸天际的储氢罐,再通过西气东输的氢气专用管道,输送到东部和西南部的工业区。

另一边,我们把视野转回胡焕庸线以东的中原大地。加氢站取代了原来的加油站,重卡、工程机械这些传统的工业柴油消耗大户,现在都用上了氢能。氢气专用管道的这一端,是成片的钢铁厂、化工厂和电厂。氢气取代煤炭和煤粉,成为炼钢的还原剂,化工厂里,氢气代替原来的石油、煤炭、天然气成为氢元素的主要来源,变化*的是电厂,高达80%效率的燃料电池电堆作为调峰手段,源源不断的将氢能变成电力,输送到千家万户。

在网络上,我们津津乐道于中国已经成为“发达国家粉碎机”,却往往忽视了这个过程中的鸡飞狗跳。

这就是那条著名的“大象曲线”,反映了全球收入的不平等状况。从1988年到2008这20年间,收入增长最快的有两部分人,一部分是发达国家那1%的全球化精英,另一部分是发展中国家的中产阶级,尤其是中国。有赢就有输,相对的输家就是发达国家的中产阶级和中下层阶级。

这条曲线客观反映了中国实际竞争力不断提升这个近乎bug级的现实,客观上也昭示了这么一个结论,那就是从1991年开始这第五次康波大周期,以计算机等信息技术为主要特征的这一波技术进步,如果剔除中国的影响,对世界整体生产力的提升程度,微乎其微。

衡量一个经济体的生产力高低,归根结底是对一次能源的利用总量。一次能源的总量决定了一个社会财富资源的上限。

按照BP的数据,1965年全球一次能源消费量为1552万亿焦耳,到2020年增长到5566万亿焦耳,55年增长了2.6倍,看上去似乎还行,但1965年全球人口32亿,2020年全球人口78亿,增长了1.4倍。平均一下过去55年人均一次能源消费量只增长了47%。如果考虑到这55年中14亿中国人口生活质量的翻天覆地的变化,剩下的国家和地区的生活质量,几乎是原地踏步的。

真正的惠及全社会的技术进步一定也只能是在一次能源的利用上下功夫。光伏+氢能的结合,是下一次康波大周期的核心推动力之一。现实告诉我们,信息技术革命,一定程度上确实提高了效率,但可能也在更大程度上加剧了不平等,这个结论适用于我们最近最火热的各种概念。

前途是美好的,道路是坎坷的。“蓝图在手,天下我有”这种段子,只会出现在武侠小说里。

美好的愿景需要的是实干家,锱铢必较,不放过任何一个降低成本的环节才是氢能应用不断落地下沉的关键。

氢能推广需要挑战的两个门槛,*个是实现与汽柴油的平价,第二个是作为原材料全面进入工业领域。

迈过*个门槛,氢能将覆盖运输和重型工程机械领域,第二个就是新皇加冕,氢能正式登上历史舞台中央的那一刻。实现的时间点,最终将取决于光伏发电降本的速度。

用户终端面对的氢能成本包括三部分,也就是制氢、运输和分发。由于目前氢能处于推广的前期,各个机构给的测算需要大量的前提假设,结果往往相差很大,我们会用一个简化的测算过程来贴近实际应用。

制氢的消耗就是电能。理论上来说,电解水制氢,生成1公斤的氢气需要39.7度电,再加上各种工业损耗,大约56.3度电。电费是电解水制氢中成本*的一块,问题就在于其他的包括折旧、人力、资金成本、利润这些怎么测算。

这个问题我们在书中有过研究,A股上市公司中,原材料成本大概占到全部营业收入的66%,也就是三分之二左右,但这是全部上市公司的数据,电解水制氢这种明显的重资产行业,原材料成本大概应该占到营业收入的80%左右,也就是说,电费除以0.8,就是制氢的出厂价。

运输端则取决于运输方式。目前主要有三种氢气运输方式,即长管拖车运氢、管道运氢和液氢罐车运氢三种方式,价格也差别很大。市场比较公认的结果是200公里以内,长管拖车运氢性价比最高,液氢罐车运输的性价比体现在200-1000公里范围,管道运氢成本很低但这属于政府基建的范围,可遇而不可求。按照100公里范围计算,长管拖车50MPa气瓶的运输成本是5元每公斤,液氢罐车大约13.5元每公斤,管道运氢成本*,仅有1.2元每公斤。当粗略测算时,我们可以按照100公里,每公斤5元来计算运输成本。

分发端就是加氢站。相对加油站,加氢站的固定资产投入要高,当前一个加氢站设备费用大约在1200万左右,土建费用300万,合计1500万。考虑到后期的降本空间,一般来说,对于这种大宗商品,销售毛利率10%即可。也就是说制氢+运输成本之和除以0.9,即是最终成本。

两个门槛中的第一个,首先就是氢气与汽柴油的平价。这个价格,对应着大约每公斤氢气20元,0.18-0.2元每度电。目前我们国家对氢气终端售价补贴的标准是要求每公斤35元以下,如果考虑到全流程的补贴,这个价格确实可以实现氢气与汽柴油的平价,但如果想彻底甩开补贴这条拐棍,实现真正的平价,这个价格还需要继续向下。

第二个门槛相对就比较高了。这个价格对应的是每公斤氢气10元人民币,这已经实现了与*的煤制氢平价。此时的氢能,在化工和冶金上已经具备了性价比,可以在工业上大量应用,尤其是炼钢,可以替代焦炭和煤粉作为还原剂,实现彻底无碳排放。此外氢能还可以取代煤炭,用于储能调峰发电。这个阶段需要将光伏发电的成本降到0.10元每度。

我们当前所处的阶段,正处于门槛的前期。我们的光伏度电价格,刚刚做到0.33-0.36元每度。看似离0.18-0.20元每度的两个门槛有些距离,但依靠政府补贴,以及制氢、运输和分发端超预期的降本速度,氢能的应用正在加速落地。

当年那场关于产业政策的争论沸沸扬扬,结果自然也是自说自话。到了今。

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