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制氢行业专题报告:碱性槽和 PEM 并行,电解水制氢
日渐成熟
1. 政策先行,氢能起势
“十三五、十四五”期间,政策频频出台,推动氢能加速发展。2019
年 两会期间,氢能被首次写入政府工作报告。2020 年 4 月,氢能被
写入《中 华人民共和国能源法(征求意见稿)》。2022 年发改委、
能源局颁布了《氢 能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,明确
了氢能在我国能源绿色低 碳转型中的战略定位、总体要求和发展目标。
2023 年发改委发布《产业 结构调整指导目录(2023 年本,征求意见
稿)》,涉及氢能应用领域包括 电力、新能源等 11 个方面。2023
年 8 月,我国首个氢能产业链标准体 系建设指南发布,涵盖基础与安
全、氢制备、氢储存和输运、氢加注、 氢能应用五个子体系。随着国
家政策的持续加码,氢能将在我国得到长 远的发展。
根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,至 2025 年,
交通、 工业、储能、发电等领域试点示范将稳步开展,可再生能源制
氢量将达 到 10-20 万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分。至
2030 年,中 国将逐步建成较为完备的清洁能源制氢及供应体系,对
实现碳达峰战略 目标形成支撑。根据《开启绿色氢能新时代之匙:中国
2030 年“可再生氢 100”发展路线 图》预测,到 2030 年,可再生
氢供给量将达到 770 万吨”。考虑到区域 经济、产业适用特点,可再
生氢将率先在化工、交通、钢铁等技术成熟 度较高和应用可行性较好
的部门规模化应用。
2. 灰氢是目前最主要的氢气来源
主要的制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产制氢和水电解制氢等三类。
化石燃料制氢技术成熟度高,成本低,以煤和天然气制氢为主,制氢过
程中会排出二氧化碳等温室气体。工业副产制氢是指以包含氢气的工业
尾气为原料,通过变压吸附法(PSA 法)回收提纯制氢;由于原料属
于 工业副产品,无需额外的原料投入,因此具有成本低廉的特点。电
解水 制氢是指通过直流电将水分子分解为氢气和氧气,所产生的氢气
纯度高 (>99%),是未来最主要的绿氢生产方式。
当前绝大部分氢气为“灰氢”。根据中国氢能联盟数据统计,2022 年
我 国氢气的产量达到 4004 万吨。根据中国煤炭工业协会统计,我国
2021 年煤制氢是最主要的制氢途径,占总量的 62%,工业副产氢、
天然气制氢分别占比 19%、18%,仅有 1%的氢气来源于电解水。全
球来看,根据 IEA 数据统计,2021 年全球氢气总产量为 9400 万吨,
其中,天然气制 氢占比 55%,煤制氢占比 17%,工业副产氢占比 16%,
灰氢同样占主导 地位。
灰氢生产以掌握煤炭、石油、天然气资源的国有企业为主,包括中国神
华、美锦能源、东华能源、中石油、中石化等。中国石化在我国氢能源
行业和国内氢气制取市场的产能/产量上处于领先地位,凭借石油化工
的 强大实力,氢气产能达到 350 万吨/年;中国石油氢气产能超过
260 万吨 /年。煤炭制氢主要集中于山西、宁夏、陕西等煤炭产区,天
然气、炼油 重整制氢则多分布在青岛、宁波等地的大型石化炼化基地。
煤制氢和天然气制氢的原材料成本占 75%以上。原材料的价格波动对
制 氢成本影响较大。以煤炭价格 800 元/吨,天然气价格 3 元/Nm3
为基准 计算,在考虑碳封存及碳税的影响时,煤制氢和天然气制氢的
成本分别 从 10.8/14.7 元/kg 上涨至 15.6/17.0 元/kg。
3. 工业副产制氢潜在产能超千万吨
我国是全球最大的工业副产氢国家,每年能够提供千万吨级的氢气供应。
与可再生能源丰富的西北地区相比,工业副产氢可覆盖京津冀、长三角
和广东地区,与氢能应用先发地区匹配。目前我国的焦炉煤气、氯碱化
工、丙烷脱氢等工业每年能够提供千万吨级的氢气供应,工业副产氢可
在氢能产业发展初期提供低成本、分布式的氢源,有利于氢能的快速发
展。
我国副产氢潜在产能超 1000 万吨。1)我国是全球最大的焦炭生产国,
国内焦炭产量约 4.4 亿吨,占全球产量的 60%,每生产 1t 焦炭可产
生焦 炉煤气 350-450 m3,焦炉煤气中氢气占 50%-60%,因此焦化
副产氢潜在 产能达 1000 亿 m3。2)我国氯碱产业烧碱产量约为
3000-3500 万吨,每 生产 1 吨烧碱可生产副产氢 208m3,每年副
产氢气可达 75-87 万吨。3) 丙烷脱氢产物中氢气占比 60%~95%,
目前国内共有 10 余个项目投产, 预计到 2023 年,丙烷脱氢的副产
氢气产能可达到 37 万 t/a。4)乙烷脱 氢至乙烯产物中氢气占比在
95%以上,每产生一吨乙烯副产氢约 107kg, 2021 年我国乙烯产量
在 2825 万吨,潜在副产氢产量在 303 万吨。
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