欧洲氢能开发的必要性:气候问题与地缘安全,带来调整能源结构的迫切诉求


【资料图】

根据世界气象组织报告,1991至2021的30年间,欧洲地区气温显著升高,平均气温合计上升接近1.5℃,2023年,众多欧洲国家的冬季气温创下了历史的新高;

极端高温事件的频发,引起了国际的重视,调整能源结构,加大清洁能源的投入已经成为共识。根据欧盟能源总局,2021年欧盟能源结构里天然气/石油/可再生能源/化石燃料占比分别为25%/32%/18%/11%;连通俄罗斯和欧洲的天然气管道达8条,每年向欧洲输送量达3000亿立方米,其中因战争、制裁被搁置的“北溪2号”,运力达550亿立方米;

欧盟国家的天然气极大依赖来自俄罗斯的进口(41%),地缘政治的影响为能源的稳定输送带来不确定性。

欧洲绿氢基础政策及目标

2020年7月,欧盟委员会发布《Ahydrogenstrategyforaclimate-neutralEuropean》,构成了欧盟氢能发展方向的整体布局;

2022年2月28日,欧盟纯净氢能合作伙伴(CleanHydrogenPartnership)发布《StrategicResearchandInnovationAgenda2021-2027》,提出将可再生能源制氢、储氢与氢气分配、氢能交通应用、氢能供热和供电、交叉领域、氢谷、和供应链相关技术,定位为2027年以前,氢能的重点开发领域,为产业的技术创新活动提供指引;

2022年5月,委员会继续发布REPowerEU战略,该提案将此前的氢能相关目标进一步提升,体现欧盟迫切推动能源转型,摆脱对俄罗斯天然气的依赖的强烈诉求。

政府+社会联盟共同推动氢能产业基础设施建设

欧洲氢气主干网络计划(EHB)提出,2040年建立长达3.97万km的氢气网络,连通21个国家,并在此后进一步延长;

长途运氢成本优化,距离>1000km,预计每公斤氢气的成本为0.11至0.21欧;

氢气网络中,现有天然气管道改造:新建管道比例接近69%:31%,输氢管道的铺开,为构建氢能生态打下基础。

欧盟委员会批准了欧洲共同利益项目(IPCEI),通过该组织集聚资源,对制氢-储存、运输、分配-燃料电池、终端应用等产业全价值链提供支援;

成员国利用公共资金、力量,或通过大量私人投资对新技术和项目建设进行援助,同时汇集专业知识、资源,协助关键技术的突破性创新。

政府/社会资金支持

根据彭博统计中国由于廉价的劳动力和供应渠道,ALK制氢系统的成本仅为西方同类型项目的25%。在西方PEM电解制氢系统的成本比ALK项目高出约15%;

以欧洲为例,PEM和ALK的平均单位成本在2025年超过10亿美元/GW,氢能的普及需要巨大的资本投入,再通过创新和规模经济实现降本前,需要较大的资金支持。为了达成既定的氢能战略目标,多国发布相关法案,对氢能产业链的参与者提供支持。根据LCPDelta的统计,欧洲各国支持项目提供的可用资金合计超过百亿欧元。

欧洲各国氢能战略

从各国的氢能战略路径来看,德国、法国和西班牙,将绿氢作为首选路径,对于英国和荷兰,两国拥有较多的天然气基础设施布局,短期内倾向于将蓝氢(CCUS技术)作为过渡路线同步发展,而后逐步扩大绿氢的占比。

氢谷

氢谷是欧洲推崇的氢能生态系统:依托丰富的可再生能源地域建设制氢站,以此为中心,带动周围产业对绿氢的应用,并逐步扩大基础设施的覆盖半径,形成大型的产业集群。

氢谷覆盖完整的产业链:生产、储存和运输和多种应用组合,生态系统内集中消耗大量的氢能,带来基础设施投入成本降低的同时改善了当地的能源结构和环境问题;

欧洲氢能骨干网的构建:随着规模化的提升,有利于进一步发展经济、吸引投资,对管道、管网进行建设,进而将欧洲的各个氢谷进行连接,形成欧洲氢能架构。

欧洲已规划的氢能项目在2030年有望提供超过600万吨/年的低碳氢产能。由于欧洲大陆的北海、苏格兰等区域蕴含丰富的风能,且海上风电可提供巨大的氢容量和高负载率,因此主要的装机容量、制氢途径,也以海上风电转换电解制氢居多。

西班牙、英国、德国、荷兰是欧洲大型氢能项目的主要聚集地,传统能源巨头,依托深厚的资金、资源和基础设施布局,成为承做氢能项目的主要玩家。

根据欧洲氢能战略的规划,2020-2024年和2025-2030年两个阶段,绿氢产量分别达到100和1000万吨/年,对应欧洲电解制氢能力需求接近12.9GW和122.8GW,届时电解槽市场规模将扩大到257/2457亿元。

根据BloombergNEF的统计数据,22年全球生产能力排名前20的电解槽生产商中(不包括SOEC),欧洲8家入围,合计达到4.4GW的生产量,占前二十总数的31%,预计2023年,7家欧洲厂商排名进入前20,生产能量合计10.2GW,占比39%,相较去年增加132%;

其中,ALK碱性电解槽类型的供应占比显著提高。

同步布局碱性及PEM电解槽,前者主导A系列产品,以3.8kWh/Nm3的低功耗为特点。M系列PEM电解槽,通过容器化、集装箱的形式适配户外等不同安装场景,以可靠性高、维护少为特点。

随着2022年欧盟上调了氢能目标,刺激电解槽行业迎来高速发展,公司顺势扩张挪威工厂,预期24年Q2实现1GW产能。2023年决定进一步扩产美洲PEM电解槽制造工厂的产能,预期在25年实现500MW生产能力。

积压订单2022年快速增加112%,达到26.13亿挪威朗科,最大的贡献为Q4里新增的WoodsideEnergy位于美洲的碱性电解槽订单,占比23%。

2022年,相较于PEM的微增的销售收入,碱性电解槽的销售占比显著提升到44%,销售收入提高482%。

由蒂森克虏伯伍德(传统氯碱电解产业)与DeNora(电化学工艺)合资成立,整合双方技术,成功开发高效、可规模化的碱性水电解(AWE)制氢方案;

电解水制氢技术,效率偏低是限制规模化的瓶颈,公司通过清除电解槽的膜和电极直接的间隙将转换效率提高至82%,以实现规模化应用,极大降低投入成本;

预制的AWE装置结构将功能组件集成于基础底座,实现轻松运输,安装和互连,安装搬迁方便且灵活适配不同规模工厂的扩容

作为领先的电解槽供应商,公司在全球累计承做600多个电化学项目,装机超过10GW,目前具备1GW/年的供应能力,并做好向5GW规模扩张的规划;

截至2021年,绿氢的订单约为9亿欧元;

全球布局加速,2022年11月,中石化签署备忘录,加深氢能领域合作;2023年1月,与Unigel签署备忘录,为巴西首个规模化绿氢工厂供货,对应设备需求240MW。

由林德集团与ITMPower组建的合资公司,依托林德多年的氢产业经验,成长为欧洲PEM电解槽制造龙头,承做多个大型PEM电解槽项目,包括向林德销售世界上最大的PEM(24MW)电解槽设施;

在谢菲尔德建设世界最大的电解槽工厂,预计到2023年初,容量将达到约700兆瓦,未来容量将增加到1.5吉瓦。此外,公司还公告了在英国建设第二座超级工厂的计划,预期将产能扩充至5GW。

最新的堆栈平台产品MEP2.0,提高了压力和效率,多个个MEP2.0堆栈撬块可集成到一个模块中,以部署大型项目。

公司提供600kW到100MW规模的电解槽产品,致力于为客户提供灵活的解决方案。经过与壳牌、林德和苏格兰电力等公司的的多年合作,形成市场口碑。

SOEC电解槽在高温运行,可使用廉价的镍电极,用蒸汽代替液态水作为制氢原料,通过充分整合利用工业生产过程中产生的热量可降低对可再生电力的需求;

公司作为欧洲SOEC电解槽的技术代表,在鹿特丹建造及运营的世界首台多兆瓦级制氢设备(2.6MW,产氢量60kg/h,效率高达85%);

2022年,公司将其D轮融资额度提高到1.95亿欧元,同时计划于2023年建成200MW的SOEC电解槽产能。

扩建碱性电解槽产能,以满足日益扩大的氢气生产规模的需求,最早将于2023年开始批量生产,生产能力可达500MW,并同步规划GW级别生产能力的产线;

2023年1月,与纬湃科技(VitescoTechnologies)达成战略合作伙伴关系,双方整合资源,进一步推动氢能技术产品工业化生产。

5.风险提示

氢能产业化进度不及预期。

锂离子电池或其他替代新技术持续迭代。

测算结果基于一定假设导致的结果不确定性的风险。

研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。

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