铁精粉冷固球团是近几年推出的一种新型炉料，因其生产使用过程具有环保节能的特性，在美国、日本、瑞典等国均建有大型生产厂供各种冶炼炉使用，我国于八十年代开始冷固球团的研究和应用，并成功地应用于多个领域。冶金球团的制备是冶金工艺的重要组成部分，它不仅能够改善物料的冶金物理化学性质，还是实现工业固体废弃物资源化利用与循环经济的重要途径。因此，冷压球团技术是实现节能、环保与利用废弃资源的重要途径。

从中国地图上看，胶东半岛如翼龙头部面朝大海。在半岛南侧的“咽部”，有一处“热点”。比起左边的崂山、右边的乳山，海阳没什么名气。然而它又的确有几分特别，在北半球的这个冬天，它成了全中国第一座完全实现核能供暖的城市。 　　现代与古老在这里不做争夺，它们彼此给予——海阳核电站的两个机组每年发电量200亿千瓦时，足够满足青岛、烟台、威海地区全部居民的生活用电。深藏着高核辐射物质的建筑内，剧烈的核反应随时都在进行。核电站外几百米处是几个当地的自然村，和很多临海的村子一样，人们以捕鱼为业，天没亮就出门赶海。也有人在核工业园区从事保安、保洁等工作。 　　作为中国大陆51座在运行的核电站之一，海阳核电站无论是规模还是技术上都不特殊，一件颇有意义的小事是，2021年，它拿出4%的发电量，为60万人口直接输送热量，让这座北方小城告别了化石燃料供暖的时代。 　　一切顺利的话，未来的某个冬天，这座核电站还将把热量输送到青岛、烟台、威海三座城市。 　　“什么是安全？符合标准，就是安全的” 　　从清华大学工程物理专业毕业后，吴放一直在核领域工作。这位核能专家、山东核电董事长的日常工作，是和同事一起维护海阳核电机组的安全稳定运行。 　　吴放回忆，2015年，自己在北京经历了数场雾霾，“抬头看不见建筑，只能看到上面发亮的字”。这让吴放萌生了用核能供暖的念头，因为核能是清洁能源，几乎不会带来任何大气污染。 　　当前国内供暖主要依靠燃烧煤炭和天然气，会产生大量二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物。据清华大学建筑节能中心测算，中国北方城镇每年供暖能耗为2.12亿吨标煤，碳排放量约5.5亿吨，约等于2亿辆小汽车一年的碳排放。 　　除了引发雾霾，燃烧化石能源排放的二氧化碳还造成全球变暖，导致极端气候现象频发、海平面上升。在刚刚结束的《联合国气候变化框架公约》第26届缔约方大会上，多国政府都提出了碳中和的目标。 　　人们能说清雾霾的成分，但很显然，人们更害怕核能。说起“核”，多数人的第一反应是武器和事故。如造成近10万人死亡或重病、方圆30公里范围内受到严重污染、三分之一地球受到放射性物质影响的切尔诺贝利核事故，再比如2011年日本福岛核电站泄漏事故。后者的影响力大到让多个国家暂时停止了核电站的建设和新增计划，德国甚至宣布2022年起全面弃核。 　　吴放不常谈论“福岛”或“切尔诺贝利”，尽管他常常面对带着这些关键词的问题。 　　在人类文明和战争的记忆里，与“核”有关的伤痕都太过深刻，“核”带来的恐惧感是持久的。但在海阳核电站，距离核反应堆最近的人反而很安心。 　　据测算，园区上千名员工一年受到核辐射的平均剂量约为做一次腹部CT的百分之一。很多时候，园区里的辐射值甚至低于大城市——繁华都市中，空气里的粉尘、建筑中的天然大理石等材料也有核辐射。园区里还有一块计时大屏幕，截至中青报·中青网记者抵达时，核电站已经持续517天18小时14分24秒没有发生人因事件。 　　到底什么是安全？在吴放看来，安全是一个难以定义的词，他更愿意用“符合标准”来衡量。“只要我们在建设、操作时符合标准，那我认为它就是安全的。”事实上，中国在核能开发、利用方面制定的标准是全世界最高的。 　　在核领域工作多年，吴放一直希望提高核能的利用效率。受物理学基本规律的限制，目前全球核电站在发电时的热效率最高只有约36%的水平，想显著提升，只能期待人类有重大科学和技术突破。 　　核电站一般都建在海边，核反应会释放大量的热，需要海水作为冷却水，加热水产生的水蒸气推动涡轮发电机发电。吴放曾考虑，如果能从这些热能中拿出一部分用于供暖，能提高核能的利用率，同时也能实现清洁能源供暖。 　　“这个想法从原理上说很简单，很多人都能想到，实施起来却是一个复杂的工程学问题。而且前几年核能供暖并不会比使用化石燃料便宜很多，因此很少有人愿意做这个尝试。”吴放解释。 　　推进研究的同时，他先在核电站员工宿舍区以及当地30多个小区做试点，然后逐步扩大范围，直到覆盖整个海阳市城区。出人意料的是，不管是核电站建设和运行时，还是推广核能供暖时，他们发现当地老百姓并没有对安全性感到担心。多数人最关心的问题是，核能供暖效果怎么样，便不便宜。 　　2021年11月9日，核能供暖的热水如期温暖了这座城市。与往年冬天相比，市民并没有感受到什么不同，暖气片还是那么热，持续而稳定——除了供暖费每平方米比去年降低了1元。 　　解决了燃“煤”之急 　　穿过层层钢筋混凝土和金属安全壳，核电站的核心只是一根根细长的燃料棒，4米多高，粗细和混凝土使用的钢筋差不多。它们排列在一起就成了稳定且能产生大量能量的核反应堆。按照计划，如果海阳核电站的8座反应堆全部建成投入使用，能提供整个山东省13%的用电量。 　　这是发生在原子维度的反应，却蕴藏着巨大的能量。1克浓缩铀-235的体积和一粒米差不多，但它在完全裂变后产生的能量，约等于2.8吨标准煤或1.8吨汽油完全燃烧所释放的能量。 　　在能源领域，能用于发电的热能是“高级”的，需要水蒸气有较高的温度和能量，在海阳核电站，用于发电的水蒸气的温度高达268.6摄氏度，压强5.38兆帕，约为53倍的大气压强。发完电的水蒸气虽然还是温暖的，但属于较“低级”的能源，很难再得到利用。供暖则并不需要那么“高级”的能量，“我们的工作类似于拿出一部分‘高级’的能量兑入‘低级’的能量，变成更多‘中级’的能量，也足够用来供暖了。”吴放解释。 　　实现这个想法并不容易。核电站是一个设计精密的系统，取出一部分水蒸气，势必对整个系统产生影响。在海阳核电站1号机组2018年投入商运当年，他们经过大量前期理论论证后开始立项，次年开始试点供暖。范围从核电站办公区逐步扩大到海阳市的部分小区，直到今年，整个市区都用上了核能供暖。 　　而在这个过程中，用户端的改变并不大。在核电站之外，除了替代了海阳市的12台燃煤锅炉，其他的一切和燃煤供暖几乎没有任何区别。供暖的水还是由各区的供热企业负责加热，只是如今，供热企业不再需要燃烧煤炭加热供暖水，而是由海阳核电站提供热水，在供热中心将热量传递给供暖水。 　　海阳实现核能供暖引起了全球核领域同行的关注，国际原子能机构已经派专员前来调研。这项尝试在国内也有了追随者，今年，中国第一座核电站秦山核电站开始对嘉兴市的3个小区试用核能供暖。 　　即使不考虑在减少碳排放方面的贡献，核能供暖的意义在今年也格外特殊：全球整体能源紧缺，煤炭、天然气等能源的价格大幅上涨，不少国家实施了限电停产措施，多地供暖费用涨价，海阳市却做到了供暖费不增反降，解决了燃“煤”之急。 　　对此，吴放算过一笔经济账，长期看来，核能供暖一定比燃烧化石燃料更实惠。他解释，在煤炭价格平稳时，使用核能供暖的价格仅略低于燃煤供暖，但未来化石能源的价格可能会因为产量、碳排放市场化等原因不断上涨，而使用核能近似于一次性投资，费用主要花在建设时，投产后，核燃料的价格只占极小的部分，即使发生类似化石能源的大涨价，也不会对核电站的经营产生大的影响。因此，核能发电的费用一般非常稳定。 　　只是，核能供暖目前只能向核电站周边的城市提供，距离太远则会受传输管道建设成本、传输过程中热量流失等因素的制约。由于核电站需要持续大量使用冷却水，目前中国的核电站大多都建在海边。 　　第三代技术的设计理念基于“削弱‘人’的不稳定因素” 　　海阳核电站毗邻黄海，常年抽取海水用于冷却核设施。在抽水口，海水中的鱼、虾、海草被滤出，海水在海阳核电站循环一周带走“低级”的余热，最后热气腾腾地回到黄海。 　　在绝大多数人眼中，这些“低级”的热量没有利用的价值和机会，但吴放却想，是不是有办法把这部分能量也利用起来呢？ 　　他想到此前在新闻中看过的“南红北移”工程。适合在南方温暖潮湿环境生长的红树林是极好的海洋生态系统，能防风消浪，净化海水和空气，还有10倍于陆地森林的固碳能力，但它不适应北方寒冷的气候。 　　此前，中国的“南红北移”工程最北只开展到北纬30度的浙江舟山。海阳的海岸线比舟山更靠北，但一年四季分秒不停流回大海的反应堆冷却水也许可以营造适合红树林生长的环境。吴放联系了多所大学的专家开展调研，并在今年6月开始了这项工程，目标是将红树林生长的最北位置扩展到北纬37度附近。 　　海阳核电站采用的是第三代核电技术，也是目前商用大型核反应堆最先进的技术，外观特征就是核岛的外形像白酒瓶，瓶盖位置装有大量冷却水。发生极端意外时，这3000吨水会自动下沉用于冷却核反应堆，可以做到72小时不需要人工干预，保障机组安全。“第三代技术系统的设计理念就是，削弱‘人’的不稳定因素。”吴放说。

“氢能时代”大幕拉开

1.1 氢能是第三次能源变革的重要媒介

全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革，随 着全球能源需求不断增加，全球电气化趋势明显，未来以可再生能源增长幅度最大的 电力能源结构将持续变化，进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多 元化能源结构。

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，可通过一次能源、二次能 源及工业领域等多种途径获取，氢能将成为第三次能源变革的重要媒介。氢能可以用 于交通运输，作为石油精炼、氨生产的原料，以及金属精炼和住宅部门的加热和烹饪 等方方面面。而且，氢气有潜力成为整合不同基础设施的能源载体，以提高经济效率、 可靠性、灵活性，而且其中许多用途将有助于减少电力和交通部门的碳排放。氢还可 以为电力部门提供大规模的长期能量存储。此外，氢能源存储系统可以提供辅助电网 服务，如应急、负荷跟踪和调节储备，这些服务可以提供额外的能量来源，从而降低 电解制氢的成本。氢还可以成为 VRE 和交通部门之间的另一座桥梁。
　　
1.2 投资总结：“政策扶持”&“技术进步”双引擎驱动氢能产业发展
2019 年氢能源首次写入《政府工作报告》，将氢能纳入中国能源体系之中，我国 真正开启氢能大发展元年，按照白皮书路线规划，预计到 2050 年氢能在中国能源体 系中的占比约为 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 10000 座以上，燃料电池汽车年产量达到 520 万辆。

氢能产业链分为制氢、储运、加氢站、氢燃料电池应用等多个环节。与锂电池产 业链相比，氢能源与燃料电池产业链更长，复杂度更高，理论经济价值含量更大。从 氢能实际应用来看，氢燃料电池汽车是氢能高效利用的最有效途径，当前氢能产业链 已初具雏形，且燃料电池系统性能已满足商业化需求，但燃料电池汽车的大规模商业 化应用依然受经济性及实用性制约。因此，产业发展初期的政策扶持显得尤为重要， 政策扶持下产业进入规模化-降本-开拓市场的良性内循环，此外，持续的技术进步也 将反哺解决各环节核心技术的成本制约，进一步提升商业化竞争力。

从经济性及技术进步角度来看，各环节都将分阶段发展满足商业化需求：

制氢产业：短期优先选用工业副产氢，中期采用化石能源制氢结合碳捕捉技术， 长期采用可再生能源电解水制氢；

氢能储运：将按照“低压到高压”“气态到多相态”的技术发展方向，逐步提升氢气 的储存和运输能力；

燃料电池系统：将持续围绕功率、性能、寿命、成本四大要素而发展。具体应用 集中在交通领域，从商用车切入、乘用车跟进。

　
2、 氢能是中国构建多元化能源体系关键一环

2.1 氢能开发利用是能源清洁化的大势所趋

氢能大储量、零污染、高效率

氢（H）是宇宙储量最丰富的元素，它构成了宇宙质量的 75%，在地球上排第三， 大储量保证其作为能源供给的充足性。氢元素主要以水的形式存在，原料非常容易获 取。此外，氢气的供能方式主要是和氧气反应生成水释放化学能，其产物除了水无其 他中间产物，整个供能过程无浪费、零污染。

　　
氢能源生产和使用形成可循环闭环，实现可持续发展

1970 年通用汽车首次提出“氢经济”的概念。近年来，随着燃料电池的迅速发展， 氢能作为最适宜的燃料也随之进入一个高速发展阶段。氢能来自于水用，使用后的产 物仍为水，由此形成一个可循环闭环系统，具有可持续性。

　　
氢气比能量高，易于实现轻量化和高续航

氢气是常见燃料中热值最高的（142KJ/g），约是石油的 3 倍，煤炭的 4.5 倍。这 意味着消耗相同质量的石油、煤炭和氢气，氢气所提供的能量最大，这一特性是满足 汽车、航空航天等实现轻量化的重要因素之一。

现阶段来看，氢气作为能量载体的最大竞争对手是锂电池。目前电池市场发展已 经很成熟，然而氢能具备电池所不能比拟的优势，氢气的比能量远远超过电池，并且 没有工作温度限制（电池工作温度范围在-20℃~60℃）。

　　
2.2 能源短缺和环境恶化，加速推动全球氢能开发

脱碳加氢和清洁高效是百年来能源科技进步的趋势

纵观能源的发展历史，从最初使用固态的木柴、煤炭，到液态的石油，直至气态 的天然气，不难看出其 H/C 比提高的趋势和固-液-气形式的渐变过程。木柴的氢碳比 在 1:3～10 之间，煤为 1:1，石油为 2:1，天然气为 4:1。在 18 世纪中叶至今，氢碳 比上升超过 6 倍。每一次能源的“脱碳”都会推动人类社会的进步和文明程度的提高， 可以预见未来能源利用形式中，氢能的占比将会继续提高。

　　
氢虽然主要用作化工基础原料，但在能源转型过程中，其更重要的是作为一种清 洁能源和良好的能源载体，具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点。氢能能够帮助工业、建筑、交通等主要终端应用领域实现低碳化，包括作为燃料电池 汽车应用于交通运输领域，作为储能介质支持大规模可再生能源的整合和发电，应用 于分布式发电或热电联产为建筑提供电和热，为工业领域直接提供清洁的能源等。

目前全球用氢量约 1.15 亿吨，其中约 61%用于炼油和生产化肥等，39%用于生 产甲醇和其他化学品以及燃料等。预计 2050 年氢能将承担全球 18%的能源需求，氢 能产业将创造 3000 万个工作岗位，减少 60 亿吨 CO2排放，创造 2.5 万亿美元的市 场价值。日本、美国、欧洲等主要工业国家均将氢能列入国家能源发展战略，氢能产 业的发展已初具规模，但发展重点有所不同。

日本政府大力推进氢能全产业链发展，致力实现“氢能社会”

为解决过度依赖进口化石能源、核电重启困难以及国内可再生能源禀赋一般等问 题，日本政府高度重视氢能产业的发展。日本经济产业省（METI）2019 年提出了《氢 能与燃料电池战略路线图》，其目标是：第一阶段创造需求，到 2025 年加速推广和 普及氢能交通、民用市场；第二阶段解决供应问题，到 2030 年实现氢燃料发电和通 过扩大氢能进口解决大规模供给；到 2040 年，建立起零碳排放的供氢体系，使氢加 入传统的“电、热”系统构建全新的二次能源结构。截至 2018 年底，日本建有加氢站 113 座，氢燃料车 2839 辆，家用氢燃料电池 22 万台。

　　
美国重点开展燃料电池研究和布局加氢站建设

2014 年美国颁布的《全面能源战略》确定了氢能在交通转型中的引领作用，并 规划 2030~2040 年将全面实现氢能源经济。美国能源部 2019 年提出了《国家氢能 发展路线图》。目前美国氢能重点发展领域一是开展燃料电池系统研发，各级政府均 提供大量资金资助科研机构进行氢能和燃料电池关键零件研发工作。二是布局建设加 氢站，如美国加州每年计划拨款 2000 万美元用于加氢站建设，直到加州至少有 100 座加氢站；到 2025 年建立 200 座加氢站。截至 2018 年底，美国建有加氢站 42 座， 氢燃料车 5899 辆。

　　
德国重视氢能交通工具的开发和氢能与可再生能源的协同发展

德国是欧洲氢能发展较快的国家，已在通信基站、加氢站、燃料电池车、氢能列 车、氢源建设等方面有所应用。德国联邦交通和数字基础设施部等正在编制《国家氢 能发展战略》，目标是将氢能与大力发展可再生能源战略相结合，大力推进低碳转型 发展。其重点发展领域一是开发零排放氢能交通工具，如清洁巴士、氢能列车等（德 国铁路电气化程度较低，约 59%的火车未实现电气化，德国政府试图使用燃料电池 火车来解决环境和电气化程度低的问题）；二是投资可再生能源绿色制氢工艺及设施 建设。2019 年上半年部分德国企业在德国发起了 GET H2 倡议，目标是利用氢能促 进能源转型。合作企业计划在德国埃姆斯兰地区建立氢能基础设施，将该地区的能源、 工业、运输和供热部门联系起来，建造 105 兆瓦的电制氢（Power to Gas）设施， 利用风能生产“绿色氢气”，并利用现有基础设施运输、储存及应用氢气。截至 2018 年底，德国建有加氢站 60 座，氢燃料车 500 辆。

韩国氢能发展目标是氢能产业与传统制造业结合促进经济增长

韩国政府发展氢能的目标是通过发展氢经济减少对石油进口的依赖，同时将氢技 术与汽车、航运和石油化工等传统制造业联系起来，为钢铁生产、石油化工和机械工 程等传统行业带来新的投资和就业机会，形成新的经济增长点。韩国政府 2019 年初 发布《氢能发展路线图 2040》，计划到 2040 年，氢气供应量达到 526 万吨，累计生 产氢燃料电池汽车 620 万辆（含出口 330 万辆），建设 1200 座。截至 2018 年底， 韩国建有加氢站 14 座，氢燃料车 300 辆。

2.3 中国减排任务艰巨，发展清洁能源迫在眉睫

中国承诺到 2060 年实现“碳中和”，减排任务艰巨

我国减排任务艰巨，年排放量位居世界第一。根据联合国数据，2018 年中国碳 排放达到 137 亿吨，同比增长 1.6%。尽管我国碳排放的增速已经放缓，但从总量看， 占全球总排放量的 1/4 以上，仍是全球排名第一的碳排放国。作为世界工厂，在产业 链日趋完善、国产制造加工能力与日俱增的同时，我国的碳排放量也快速攀升。作为 负责任的大国，走低碳节能发展之路既是我国的责任所系，亦是使命所向。

　　
应对气候变化要求我国持续大规模开发可再生能源

根据既定的能源战略，未来我国将构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，显 著特征之一是大幅提高可再生能源在一次能源消耗中的占比。为应对全球气候变化， 履行《巴黎协议》中碳减排目标，据国家可再生能源中心测算，我国既定能源政策仍 需降低化石能源使用占比来达成气候变化低于 2℃的目标。

根据《中国可再生能源展望 2018》的预测，2020-2030 年间，中国将迎来光伏 与风电大规模建设高峰。其中，新增光伏装机容量约 80-160GW/年，新增风电装机 约 70-140GW/年。到 2050 年，从我国一次能源需求来看，非化石能源的总体比例将 达到 70%，风能和太阳能成为我国能源系统的绝对主力，在可再生能源中的占比将 分别达到 44%和 27%。

得益于未来产业经济结构调整，能效水平的大幅提升和工业与交通领域的电气化 提升，2050 年的我国终端能源需求总量得到控制，化石能源消费大幅缩减，电力消 费显著上升。

　　

来源：国联证券
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