文|偲睿洞察 蔡凡
近一年來(lái)，光伏行業(yè)許多企業(yè)過(guò)得并不很順利。
上游硅料的價(jià)格從去年年初就開始猛漲，一年內(nèi)翻了1.6倍。直至去年年末，高成本已經(jīng)接近下游承受的極限，原材料價(jià)格才有所下滑。
而在下游，光伏行業(yè)卻涌入了眾多新進(jìn)公司。根據(jù)企查查的數(shù)據(jù)，我國(guó)目前現(xiàn)存光伏發(fā)電相關(guān)企業(yè)超過(guò)20萬(wàn)家，一年之內(nèi)，國(guó)內(nèi)共新增光伏發(fā)電相關(guān)企業(yè)4.5萬(wàn)家。
激烈的競(jìng)爭(zhēng)下，熟悉的降價(jià)戲碼又一次上演。去年12月開始，隆基、中環(huán)先后降低硅片價(jià)格，各產(chǎn)品降價(jià)幅度超過(guò)5%。
這個(gè)當(dāng)口，光伏企業(yè)急需要打開新的市場(chǎng)空間。而氫能為光伏發(fā)電帶來(lái)曙光。
這里有著新的應(yīng)用場(chǎng)景和廣闊的市場(chǎng)需求。目前，全球氫氣需求量約6千萬(wàn)噸/年，如果全部由光伏發(fā)電來(lái)生產(chǎn)，需要超過(guò)1500GW的光伏。隆基股份產(chǎn)業(yè)研究專業(yè)總監(jiān)白云飛認(rèn)為，在未來(lái)三十年氫的年均新增需求在2000噸以上，每年需要新增約900GW光伏裝機(jī)。
一股光伏制氫的浪潮席卷而來(lái)。
去年3月初，全球最大的光伏公司隆基股份殺入光伏制氫領(lǐng)域，吹響光伏巨頭跨界制氫的沖鋒號(hào)。
陽(yáng)光電源、晶科能源、協(xié)鑫新能源、林洋能源等頭部企業(yè)紛紛在光伏制氫上豪擲千金，包攬了制氫行業(yè)的相關(guān)技術(shù)、落地運(yùn)維和產(chǎn)業(yè)合作。制氫已然成為光伏巨頭多元化轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略布局。
那么，光伏制氫，能幫助打開光伏產(chǎn)業(yè)的格局嗎？其未來(lái)將如何發(fā)展？
01光伏與氫，“雙向奔赴”
光伏制氫正式投產(chǎn)的號(hào)角，是從去年年初，隆基股份率先吹響的。
2021年3月，“西安隆基氫能”在江蘇無(wú)錫正式落地首臺(tái)堿性水電解槽，單臺(tái)氫氣制備能力達(dá)1000Nm/h及以上。這家新成立的公司不僅由隆基創(chuàng)始人李振國(guó)直接擔(dān)任董事長(zhǎng)，還拉來(lái)了百億私募上海朱雀基金做資金背書。
4月，隆基股份與中國(guó)石化就分布式光伏、“光伏+綠氫”等領(lǐng)域簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。
在隆基之后，光伏產(chǎn)業(yè)上中下游的巨頭們悉數(shù)開始大規(guī)模行動(dòng)。
跟著隆基后腳，國(guó)內(nèi)最大的光伏逆變器公司陽(yáng)光能源推出首款了大功率PEM電解槽，并簽訂了光伏制氫項(xiàng)目。
5月份，專注于下游電站業(yè)務(wù)的晶科科技緊跟著公布布局光伏制氫的消息；7月份，協(xié)鑫新能源合作設(shè)立100億人民幣的氫能產(chǎn)業(yè)投資基金和8億美元的新能源產(chǎn)業(yè)投資基金，又與央企國(guó)企相合作出售約2吉瓦光伏電站，以支援光伏制氫；8月，下游從事智能電網(wǎng)計(jì)量的林洋能源宣布成立合資公司正式進(jìn)軍氫能。
隨著光伏企業(yè)向氫能產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張，資本市場(chǎng)給出了強(qiáng)烈反應(yīng)。2021年3月，在隆基股份宣布進(jìn)軍氫能的當(dāng)日，氫能源板塊狂漲5%左右。陽(yáng)光能源的股價(jià)更是從4月一路漲到7月，漲幅超過(guò)131%。晶科科技在8月的一個(gè)月之內(nèi)，股價(jià)漲幅104%。整個(gè)2021年，氫能源指數(shù)漲幅超79%，上市公司股價(jià)幾乎“沾氫”即漲。
事實(shí)上，不止是光伏企業(yè)投奔?xì)淠埽戎茪淦髽I(yè)也直奔光伏“曲線救國(guó)”。
中石化是制氫行業(yè)獨(dú)樹一幟的龍頭，其一年390萬(wàn)噸的產(chǎn)量，占到我國(guó)全能氫能產(chǎn)量的10%。常年來(lái)，中石化“灰氫”和“藍(lán)氫”的比例都居高不下，如何拉高“綠氫”產(chǎn)量，光伏成了一個(gè)很好的選擇。
2021年11月30日，中石化在新疆庫(kù)車投產(chǎn)了我國(guó)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目。這是國(guó)內(nèi)首次規(guī)?；霉夥l(fā)電直接制氫，項(xiàng)目新建的光伏發(fā)電機(jī)組容量達(dá)300兆瓦，每年能生產(chǎn)2萬(wàn)噸的“綠氫”，總投資近30億元。
寶豐能源很早謀求產(chǎn)氫升級(jí)。從“灰氫”，“藍(lán)氫”到“綠氫”，寶豐把目光放在了光伏制氫上。
2019年，寶豐成立了200兆瓦光伏發(fā)電+電解水綜合項(xiàng)目。到2021年年初，該項(xiàng)目所生產(chǎn)的氫氣已經(jīng)直接并入寶豐化工體系，替代化石能源。2021年4月，寶豐能源又在寧夏建成了全球單廠規(guī)模最大、單臺(tái)產(chǎn)能最大的電解水制氫項(xiàng)目。
看起來(lái)，光伏制氫是個(gè)雙贏的生意。
氫能企業(yè)可以幫助光伏解決原本光伏發(fā)電的棄電問(wèn)題。據(jù)2021上半年數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)棄光約為0.6億千瓦時(shí)，平均棄光率2.1%。相關(guān)研究預(yù)計(jì)，2年內(nèi)，隨著光伏制氫項(xiàng)目的落地，全國(guó)棄光平均棄光率有望下降到1.2%以下。
光伏企業(yè)企業(yè)則解決了氫能電解水高昂的用電成本，朝著實(shí)現(xiàn)全面“綠氫”更進(jìn)一步。電解水制氫，電力成本要占到總成本的50%以上。而傳統(tǒng)的工業(yè)用電電力成本在0.6 kw/h，光伏發(fā)電所得電力的平均成本僅0.16kw/h。這樣低廉的價(jià)格，讓光伏制氫的成本甚至能和煤炭一較高下。
環(huán)境的大背景也在引導(dǎo)光伏制氫。2021年以來(lái)，全國(guó)各地緊密出來(lái)氫能源相關(guān)的政策。上海、北京等10余個(gè)省份發(fā)布規(guī)劃，明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。例如，在濮陽(yáng)投資3000萬(wàn)元以上的氫能相關(guān)設(shè)備，當(dāng)?shù)卣徒o予10%補(bǔ)助。
政策的鼓勵(lì)讓光伏企業(yè)跨界更為容易，光伏制氫前景十分巨大。
02制得的氫能去哪里？
大幅落地的光伏制氫項(xiàng)目，解決了光伏棄電問(wèn)題，但生產(chǎn)的氫氣何去何從反倒成了難題。
這是由于我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的?！?020中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的區(qū)域集聚效應(yīng)顯著，已初步形成“東西南北中”的發(fā)展格局。
具體而言，北上廣及江蘇是氫能源相關(guān)應(yīng)用的主要地區(qū)；河北、山東是用氫大戶，化工行業(yè)氫氣消耗我國(guó)氫氣產(chǎn)量的25%；四川則是可再生能源制氫和燃料電池電堆研發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)。
然而，我國(guó)光伏制氫巧妙地避開了這些地方。
眾所周知，大規(guī)模光伏發(fā)電要選址在平均日照長(zhǎng)的地方，以增加光伏發(fā)電設(shè)備利用率，故西南、西北等區(qū)成了光伏發(fā)電集中地。如甘肅蘭州新區(qū)的液態(tài)太陽(yáng)能燃料合成示范工程項(xiàng)目、山西大同的中國(guó)大唐6MG光伏就地制氫科技示范項(xiàng)目、山西運(yùn)城的陽(yáng)光能源光伏制氫項(xiàng)目等。
這些地方原本是我國(guó)貧困地區(qū)，一度讓光伏成為重要“扶貧”手段，但卻不是氫能的主要需求之地。
其結(jié)果就是制氫到用氫距離遙遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本高昂。
算一筆簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)賬。
氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本能占到總成本50%以上，并且氫氣的運(yùn)輸成本和距離息息相關(guān)。以我國(guó)氫氣的主要運(yùn)輸方式長(zhǎng)管拖車為例，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑局限在200公里以內(nèi)。
一臺(tái)長(zhǎng)管拖車的成本約為160萬(wàn)元，當(dāng)運(yùn)輸距離100km時(shí)，運(yùn)輸成本為8.66元/kg。隨著距離增加，運(yùn)輸成本受人工費(fèi)和油費(fèi)推動(dòng)顯著上升，當(dāng)運(yùn)輸距離為500km時(shí)，氫氣的運(yùn)輸成本達(dá)到29.4元/kg。
從西北主要光伏發(fā)電區(qū)到東部沿海城市，直線距離平均要在3000km以上，陸運(yùn)的成本難以估量。
而若采用管道運(yùn)氫，目前條件尚未成熟。目前，全國(guó)累計(jì)僅有100km輸氫管道，且主要分布在環(huán)渤海灣、長(zhǎng)江三角洲等地，與光伏發(fā)電制氫所在的地不匹配。
而且，管道運(yùn)氫成本很大程度上受到需求端的影響，會(huì)隨著利用率的下降而上升，當(dāng)運(yùn)能利用率僅為20%時(shí)，管道運(yùn)氫的成本已經(jīng)接近長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫。
在我國(guó)加氫站尚未普及、站點(diǎn)較為分散的情況下，管道運(yùn)氫的成本優(yōu)勢(shì)并不明顯，這還未算上每公里超過(guò)300萬(wàn)人民幣的管道造價(jià)。
無(wú)法達(dá)成遠(yuǎn)距離運(yùn)輸結(jié)果是，這批光伏發(fā)電的氫氣，如何充分消納成了難題。
03警惕新一輪產(chǎn)能過(guò)剩
一個(gè)更加深層的擔(dān)憂擺在眼前：會(huì)導(dǎo)致氫能新一輪產(chǎn)能過(guò)剩嗎？
答案幾乎是肯定的。目前，國(guó)內(nèi)已簽約光伏制氫項(xiàng)目超25個(gè)。其中大半建設(shè)的光伏制氫機(jī)組都超過(guò)100Mw，平均年產(chǎn)氫數(shù)量都在1萬(wàn)噸氫氣之上。
部分實(shí)力雄厚的企業(yè)在制氫時(shí)，考慮到了氫氣消耗的問(wèn)題。如中石化投產(chǎn)的新疆庫(kù)車綠氫示范項(xiàng)目時(shí)，特別建設(shè)了輸氫管線及配套輸變電等設(shè)施，每小時(shí)輸氫能力2.8萬(wàn)標(biāo)立方，生產(chǎn)的綠氫將供應(yīng)中國(guó)石化塔河煉化，替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫。
但大量企業(yè)受限于資金規(guī)模，難以兼顧氫能儲(chǔ)運(yùn)，無(wú)法形成體系化投產(chǎn)。如熊貓綠能投產(chǎn)了在新疆瑪納斯縣開展光伏發(fā)電、光電發(fā)熱、光伏制氫項(xiàng)目，就未設(shè)計(jì)專門的運(yùn)氫用氫流程。水發(fā)集團(tuán)在日喀建設(shè)50兆瓦光伏制氫項(xiàng)目則是只考慮了存儲(chǔ)未考慮運(yùn)輸。
根據(jù)預(yù)計(jì)，2025年，光伏制氫預(yù)計(jì)年產(chǎn)制氫超過(guò)50萬(wàn)噸，如果沒(méi)有系統(tǒng)性投產(chǎn)，這個(gè)問(wèn)題只會(huì)日益嚴(yán)重。
事實(shí)上，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)本身已初步呈現(xiàn)出產(chǎn)能過(guò)剩的狀態(tài)。
在供給面，根據(jù)《中國(guó)新能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020年》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)氫氣產(chǎn)能大約是4100萬(wàn)噸每年。這一數(shù)已經(jīng)超過(guò)2030年碳達(dá)峰愿景下，氫能3715萬(wàn)噸的需求量。
面對(duì)擴(kuò)增的產(chǎn)能，氫能源的需求面目前還較為狹窄。
我國(guó)氫能源主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)領(lǐng)域，化工是氫氣最大的需求行業(yè)。參考疫情前數(shù)據(jù)，2019年，我國(guó)工業(yè)消耗氫氣約2430萬(wàn)噸左右。
同時(shí)下游氫能源應(yīng)用產(chǎn)業(yè)單一，我國(guó)氫能源發(fā)展集中的交通領(lǐng)域，特別是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)，用氫需求很小。
根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年，全國(guó)氫燃料電池汽車生產(chǎn)1777輛，銷售1586輛。2015年至2021年，全國(guó)氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量和銷量分別是9237輛和8938輛。
從新能源汽車的行業(yè)總量上看，我國(guó)2021年新能源汽車保有量達(dá)784萬(wàn)輛 ，氫燃料電池汽車的數(shù)量占比不到0.1%，幾乎可以忽略不計(jì)。
而作為氫燃料電池的配套設(shè)施——加氫站，數(shù)量依舊稀少。截至2021年6月初，我國(guó)加氫站共建成141座。
過(guò)少的加氫站使得我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)還面臨加氫焦慮。在加氫站發(fā)展不完善的西北和西南地區(qū)，氫燃料電車的加氫十分不方便，應(yīng)用面十分狹小。而這些地方是大規(guī)模光伏制氫的主要陣地。
簡(jiǎn)而言之，從供需整體結(jié)構(gòu)上，我國(guó)在化工、氨氣和甲醇的合成、鋼鐵以及交通領(lǐng)域運(yùn)用掉了90%的氫氣，余下仍有10%的氫氣屬于“機(jī)動(dòng)”的狀態(tài)。
04結(jié)語(yǔ)
根據(jù)《中國(guó)新能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020年》展望，2060年，工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒄既淠軕?yīng)用60%的需求，需求量約7794萬(wàn)噸，交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫將達(dá)到4051萬(wàn)噸，占總需求的31%。
目前，我國(guó)工業(yè)+交通領(lǐng)域用氫總需求不到3000萬(wàn)噸。高昂的儲(chǔ)運(yùn)成本，制約了氫能大規(guī)模普及。
但供給端，光伏制氫的產(chǎn)能競(jìng)賽已經(jīng)打響。2021年，全國(guó)已有20多個(gè)省份、40多個(gè)地級(jí)市發(fā)布?xì)淠芤?guī)劃，規(guī)劃的產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)上萬(wàn)億元，已建成30多個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
未來(lái)必將有越來(lái)越多的企業(yè)加入到光伏制氫的行業(yè)。若要從根源上預(yù)防新一輪產(chǎn)能過(guò)剩，解決氫能長(zhǎng)運(yùn)輸?shù)某杀締?wèn)題、下游應(yīng)用的配套問(wèn)題，已經(jīng)迫在眉睫。