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山西发动能源革命 传统煤老大欲打造中国“氢谷”

2019-07-09 07:39来源:证券时报网作者:赵黎昀

黑矿井、煤老板,是山西留给世人的刻板印象。丰富的煤炭资源,给了这片土地“黄金十年”的财富,也形成了“唯煤独大”的产业单一之殇。

2019年,氢能搅热资本市场的同时,也成为传统煤老大探索能源革命的方向。随着政府、企业在氢能领域的系列规划、投资相继抛出,山西力求在新一轮的能源结构调整中重振“能源重镇”辉煌的用意不言而喻。

在全国多省均大力布局氢能产业之时,山西是否保有竞争优势?地方企业扎堆入局的同时,对产业规划又有怎样的考量?近日,证券时报·e公司记者实地探访山西,通过对涉足氢能企业的集中采访,一窥传统“煤都”的氢能转型路。

化工企业卖氢更赚钱

沧州正元化肥有限公司(下称“沧州正元”)是阳煤化工(600691)下属子公司河北阳煤正元化工集团的全资子公司。这家年产60万吨合成氨、80万吨尿素的化工企业,目前最赚钱的产品却是氢气。

“氢气是煤化工产业的中间产品,通过煤制氢,再进一步生产成合成氨、尿素。不过目前,我们卖氢气的收益,已超过了此前主要的煤化工终端产品。”阳煤化工董事长冯志武接受记者采访时称。

燃煤制氢由于受到目前许多地区煤炭利用指标的限制,很多企业无法进行生产,而沧州正元就成为河北省沧州临港经济技术开发区唯一的气体中心。公司的氢气目前多销往同园区的化工企业,企业间管道相连,供应成本低也较为方便。

冯志武称,2014年公司在设计沧州正元产能之时就布局了煤制氢的装置,2016年投产,但也就在近两年才开始对外出售。2019年,沧州正元每小时产氢量已达3万立方米,而2018年时每小时产氢量只有1万多立方米。

“获得氢的途径有很多,石油、水、煤都可以制氢,这其中煤制氢的成本是最低的。”他介绍称,石油制氢每立方米的成本在1.6元到1.7元,而即使在如今煤价较高的情况下,煤制氢做的好时每立方米成本能达到0.9元。沧州正元目前生产1立方米氢气的成本不到1.1元,而公司在化工园区内部销售氢气1立方米就能卖1.4元,盈利已超过0.3元。

冯志武坦言,此前公司用煤制氢的目的,是要再向下游生产成尿素、合成氨,进一步进行销售。但目前,制氢装置已有比较好的经济出口,后续就可以考虑不需要再投入生产下游化工产品,甚至可以舍弃。

在此背景下,阳煤化工加大了对煤制氢产能的布局。2019年6月11日,公司公告沧州正元拟投资28.84亿元,新建“煤炭清洁高效综合利用项目”。项目建成后,沧州正元氢气供应能力将达到每年6.48亿立方米,成为华北地区最大的氢气供应商。

“提升氢气产能后,我们一方面会继续供应此前合作的下游用氢单位,另外一方面就是要深耕氢能源,做进一步提纯加工。”按照冯志武的说法,向化工企业销售低纯度氢气并不是阳煤化工的目标,氢能源的深耕和在多个领域的应用,更是公司未来着力点。

6月13日阳煤化工公告称,沧州正元根据业务发展需要,已将公司名称变更为河北正元氢能科技有限公司,并取得换发的营业执照。公告称,沧州正元将根据市场需求积极规划、研发和建设氢气深度提纯项目,以及时满足氢能新技术对氢气的应用需求,从而带动企业转型升级。

“现在园区内供应化工企业的氢气纯度做到99%就够了,但未来做加氢站供应需要将纯度做到99.99%。对于氢气的提纯、运输,才是氢能产业盈利的重点。”冯志武称,阳煤化工未来在氢能领域的盈利模式,就在于把氢提纯到各个需要氢能源的领域,包括氢能源电池,还有各种精细化工等。

据透露,目前公司正在筹划与日本一氢能电池企业与山西一重型卡车企业洽谈合作,力求瞄准山西重工业属性,在重卡车的氢能化改造运用上做文章。先期或立足阳泉地区,建设加氢站等配套设施,搭建氢能电池重卡车运输网络,在试验经济性和安全性成功后,进一步把经验推广至山西全省乃至全国。

曾被烧掉的副产品

2019年6月18日,山西潞安阿斯本氢动力科技有限公司(下称“阿斯本”)正式揭牌,意味着潞安环能(601699)母公司山西潞安矿业(集团)有限责任公司(下称“潞安集团”)在氢燃料电池产业上获得实质性进展。

如今被潞安集团大力发展的氢能源,此前曾是企业生产过程中白白烧掉的副产品。

“作为炼焦工业的副产品,氢气会出现在焦炉气中,占比达到50%。”阿斯本董事长王志杰与记者交流时谈到,早年间,焦炉气出来后,一半回炉,一半是没有人用的,直接排放会产生大气污染,企业还需要通过燃烧后再进行放空。此后在生产过程中,由于认为焦炉气白白被烧掉太可惜,公司也曾尝试在一些小的机组上,进行燃烧焦炉气发电,但发电产生的经济效益也十分有限。再此后,随着产业链的逐步递进,企业会在生产过程中,把焦炉气中的甲烷、氢气分离出来,进一步加工为下游化工产品。无论是炼焦过程,还是在化工行业,都会有较为丰富的氢气来源。潞安集团作为煤炭、电力、化工一体化的现代煤化工企业,在制氢方面具有产业链优势。

他给记者算了一笔账。以潞安集团年焦化产能600万吨计算,炼一吨焦约能产生100立方米氢气,这样集团每年在炼焦过程中,就会产生6亿立方米氢气。而按照一般常规轿车每立方米氢气可以行驶10公里路程计算,6亿立方米氢气就可以让小型轿车行程60亿公里。一辆轿车一年约行驶1万公里路程的话,仅潞安集团的炼焦副产氢气,就可供应约60万辆轿车的能源需求。

“在焦化产能较少的南方省份,许多氢能企业目前都通过电解水制氢,这种制氢方式需要耗电,成本较高。一般情况下,水解一立方米氢气,需要消耗4度到5度电,而目前工业用电每度成本都要在0.5元以上,也就是生产一立方米氢气的成本要超过2元。然而制氢仅是供应氢能的源头,后续还需提纯、运输的费用。”在王志杰看来,潞安集团运用目前低成本的氢气资源,后续向下游发展氢能产业的竞争力或更强。

有了便宜的氢气原料,后续提纯的成本并不高。按照测算,潞安集团1立方米提纯氢气的出厂价约1元,一公斤氢气约11立方米,出厂价就在11元左右。一公斤氢气百公里运输成本需要9元,加氢站运维费用折合到每公斤氢气需要20多元,以小轿车行驶百公里耗一公斤氢气计算,那么氢能源电池汽车耗氢百公里的成本不到50元,对比燃油车目前百公里10升耗油、约70元的费用,仍有竞争空间。

瞄准了氢能源汽车的发展前景,潞安集团近年来加快了产业布局脚步。

2018年10月,潞安集团与德国阿斯彭斯有限公司签署多项合作协议,以获得超纯氢气提取技术等方面的支持。2019年2月,潞安集团又与美国AP公司在北京签署了氢能产业战略合作协议,双方成立合资公司,将在长管拖车、液氢槽车、管道氢气、加氢站方面开展业务,形成上下游一体化联合体。

王志杰称,目前潞安集团已经掌握氢燃料的分离、储存、运输和加注等关键技术。除掌握变压吸附制氢工艺,并稳定成熟运行外,正在开展金属膜分离技术,生产纯度为99.99999%-99.999999%的高纯氢项目。

打造中国“氢谷”

阳煤化工、潞安集团的氢能布局,仅是山西近期在这一清洁能源方向投资立项的缩影。

早在2018年1月,雄韬股份(002733)就拟在大同市投资建设雄韬氢能大同产业园项目,项目投资金额不少于30亿元。2018年底,雄韬氢雄40台氢燃料电池公交车交付大同公交运营,山西省首批氢燃料电池公交车上线。

2019年3月至6月,美锦能源(000723)先后三度公告氢能投资项目,累计拟投资额超过200亿元。此外,2019年5月14日,首航节能(002665)公告积极参与大同市的氢都建设。到2020年6月,首航节能将完成2-3个加氢站的建设。

2019年6月,晋煤集团与法国阿海珐集团签署合作协议,双方将在大功率燃料电池应用、燃气掺氢等方面开展合作。

企业的积极布局,是在氢能源发展获得山西省政府大力扶持的背景下。

2019年4月30日,山西省工信厅发布《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》(下称《计划》),提出将研究制定氢燃料电池汽车有关财政补贴扶持政策。在氢燃料电池汽车补贴政策不退坡的前提下,按照中央财政补助1:1的比例给予省级财政补助,并对加氢站和氢燃料加注进行适度补贴。

此外,山西拟制定《山西省氢燃料电池汽车产业发展规划》,积极支持太原、大同和长治等地申报国家级燃料电池汽车试点示范城市,提出力争5年后,将山西打造成中国“氢谷”。

在采访中,一不具名山西省政府相关人士也向记者透露,《山西省氢燃料电池汽车产业发展规划》目前也正在加紧制定中,或将尽快出台。

产业优势大于资源禀赋

2019年6月26日,由中国氢能联盟编制的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》正式发布。白皮书预测,到2050年,氢能在中国终端能源体系中的占比达到10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元,全国加氢站达到1万座以上,燃料电池车产量达到520万辆,燃料电池系统产能5500万台套/年。

基于氢能广阔的发展前景,2018年以来,国内氢能产业进入快速发展期,包括上海、广州、江苏、武汉等省份在内的23地市提出发展氢能及燃料电池产业,其中12个城市已经实际开始示范运行氢燃料电池汽车。

面对氢能市场未来可预见的激烈竞争,山西打造“氢谷”的优势何在?

美锦能源董事长姚锦龙接受记者采访时表示,作为我国重要的能源基地,山西拥有丰富的煤炭资源,而煤炭工业的炼焦等工艺又产生大量的工业副产氢。相对于我国其他地区,山西得益于其煤炭资源方面和焦化工业的优势,在氢能源方面具有其它地区不可比肩的先天优势。因而,在山西发展氢能产业,不仅能够发挥山西的资源禀赋优势,还能与现有传统产业较好地融合。发展氢能产业也将助力山西提升新能源、清洁能源、可再生能源比重,优化能源结构,构建现代能源体系,实现从“煤老大”到“全国能源革命排头兵”的历史性转变。

“推广利用焦炉煤气、化工危废气、钢厂危废气、电石危废气提取氢气既是中国能源安全战略的重要组成部分,也是中国优化能源消费结构的重要途径。山西是全国的主焦煤生产基地,拥有得天独厚的资源优势。山西省焦化产能达到1.2亿吨,2018年实际产量9268万吨,占全国市场1/3。”王志杰认为,山西副产的焦炉煤气如果全部制氢,仅此一项氢气产能达到150亿立方米,可满足全国氢燃料电池汽车使用。此外山西具备氢能、燃料电池、动力系统平台、燃料电池汽车及示范运营等较完整的产业配套要素,发展氢能产业是山西作为能源革命排头兵的必然选择。

在冯志武看来,山西的产业优势大于资源禀赋。他表示,山西煤化工产业体量较大,生产的尿素就有90%要运到外省销售。尿素产能大,就意味着氢气的产能就大。现在用煤指标、环保指标是稀缺资源,企业想把资金投入建设煤制氢产能并不容易,只有原来产能可以继续生产,新的产能很难获得,因此山西现有的产业基础就是低成本氢气来源的保障。对于山西而言,多年来省内虽有产业转型的说法,但并未真正有实际的方向,如今氢能产业已成为山西从重工产业向清洁能源变革的重要途径。

然而,对于煤制氢是否存在竞争优势,行业专家也存在不同观点。郑州大学化学与分子工程学院教授李保军接受记者采访时称,氢能源被国际大力推广的本质因素,是这一产品容易和可再生能源对接,是当前能源革命的主要方向。但煤作为不可再生资源,用作产生氢气的原料,或有悖于氢能的推广初衷。同时,通过煤获取氢气,氢气纯度仍无法直接满足作为氢能源的需要,还需要进一步进行提纯。如何把煤系氢提升到氢燃料电池需要的品质,仍是目前学界研究的焦点之一。

仍面临核心技术瓶颈

氢能行业虽是一片蓝海,但要真正普及应用、实现广泛商业价值,仍然道阻且长。

“氢能被视为全球最具发展潜力的清洁能源之一,并被不少国家、车企及学者认为是‘终极新能源汽车解决方案’。氢本身还是可再生能源,储量丰富且高效,应用前景非常广阔。氢能作为高能量密度无污染排放的二次能源,是有效耦合传统化石能源和可再生能源系统,构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的重要组成部分。”姚锦龙称,当前,我国氢能产业发展初具条件,发展氢能产业是能源革命的重要抓手和终极目标。但仍存在关键材料和核心技术尚未自主、基础设施建设不足、商业化推广模式尚未建立等诸多瓶颈。

王志杰认为,氢燃料电池汽车是氢能源应用的一个方向,目前来看也是氢能应用最具价值的发展方向,但目前山西乃至国内均没有大规模、大体量的生产应用企业,均处于雏形阶段。“未来随着氢能源汽车的推广和产业进步,无论是氢能运输还是其他各方面成本均还有下降空间。”他表示,由于目前国内氢能源汽车产业尚处于发展初期,无论运输车辆、储存装置还是加氢站的加氢枪等材料和一些核心技术仍需依赖日本等发达国家,且由于是少量定制产品,价格较高,只有在通过后续发展形成量产后,各类成本才会下降。

“长远来看,氢能是清洁能源,未来发展空间较大,但中间的路还很长。”冯志武也认为,氢气的生产成本其实很低,主要附加值还是体现在提纯和运输的过程中,做的好的话可能比之前所有化工产品的附加值都高,但目前这些过程的核心技术还是掌握在国外企业手中,国内在氢能源领域还需要有技术蛰伏期。氢气虽然说很安全,但仍是爆炸气体,一点疏漏都会形成危险。如何通过技术完全保障加氢站的安全,也是政府、企业需要密切关注的问题。

李保军也认为,从技术水平、材料基础、实践经验来说,我国氢能源行业与发达国家存在较大差距,有很多漏洞需要填补。但是从未来前景来看,氢能源作为清洁能源,市场前景非常广阔,仍是值得花费时间和金钱进行投入的行业,只是可能需要的时间较长。

他表示,国内氢燃料电池电堆研究还不成熟,与日本、美国等发达国家相比,技术积累的完整性和研究的深刻程度还有较大差距。近期虽有些国内企业宣称掌握了氢燃料电池的技术,但还没得到证实和检验。同时,运输、加氢过程中所需的储氢罐、加氢枪等材料,我国发展的也不够成熟,目前高压储氢技术垄断在日本企业手里。

此外,目前国际市场对氢能源运输过程和加氢站的安全性问题也存在不同意见。虽然目前有声音认为氢能相比现有能源安全性较高,氢气作为易燃易爆气体,用高压加注或仍存在危险因素。氢能是否能够安全应用推广,在我国还未得到充分的实践检验。

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