中国制氢行业发展概况
一、中国制氢行业发展趋势
开发先进的煤气化工艺,膜分离制氧,合成气膜分离提纯氢气,联产发电以及CO2回收,是大规模煤制氢的方向。如果能进一步降低空分装置投资,才可能从根本上降低氢气的成本,给煤制氢技术带来市场竞争力。国外正在进行离子膜的研究,目的是取代常规深冷制氧单元,空气通过这种膜便可以实现N2和O2分离,降低装置投资和煤气化制氢的成本。
总之,煤、天然气制氢技术的应用与研究使得我国现阶段的制氢水平进行较好的提高,满足了氢气需求量使得我国现阶段的建设与发展有了显著的提高。我国未来的发展离不开制氢技术的发展,只有进一步提高制氢技术,我国在未来建设中就能保证氢的供给量得到满足,这将进一步保证我国快速稳定的发展。
二、中国制氢发展状况
1、制氢行业发展规模
2020年“双碳”目标提出后,国内氢能产业发展进入快车道,我国已成为全球最大氢气生产国。数据显示,2021年,中国氢气产量达3300万吨,同比增长32%;2022年我国氢气产量增至4004万吨,同比增长19.8%。未来,随着可再生能源制氢技术的突破和制氢成本的降低,氢气产量将进一步提升,预计2023年我国氢气产量将达4575万吨。
2、制氢行业供需状况
近年来,清洁能源在能源结构中占比快速上升,但煤炭和石油等化石能源占比仍高达77%左右,传统工业、能源行业面临巨大的减碳压力。未来,氢能源将在能源转型中发挥重要作用,到2050年将满足全球最终能源需求的7%。在能源转型的背景下,未来氢能源行业将迎来重大发展机遇。在2060年碳中和愿景下,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%,其中绿氢约为1亿吨。
中国制氢运营分析
一、中国制氢经营模式分析
制氢工艺的不同,决定了制氢的运营路线不同。目前我国主流的制氢方法是中央制氢,其运营模式是在城市周边地区建设大规模氢气生产厂,然后通过运氢车将氢气运输到城市中的加氢站,再由加氢站出售给消费者。
与中央制氢相对应的是分布式制氢,其工艺路线主要为电解水制氢,城市中的加氢站在站内装有氢气发生器,实现氢气生产、压缩、储存、出售一体化,或者在应用端直接安装氢气发生器,实现应用端自产自供氢气。虽然电解水制氢耗费大量电能,不过我国结合我国分布式能源并网装机与弃风、弃水电量情况,可以发现分布式制氢运营模式前景广阔。
氢能将成为传统能源的核心,有助于实现规模化的愿景,打造一流的清洁能源供应商,整个产业链已经显现。产业化途径、模式、方向,包括商业模式都已经开始了,可再生能源制氢也好、煤制氢也好、各种制备出来的散氢都要集中起来,这是一个大的产业链。不光是氢能源电池利用,包括分布式发电、二氧化碳合成的化学用品等等。发展氢能产业是能源结构调整和产业结构转型的必由之路,人类必须向这条路上走。现在利用氢能人类社会的生产发展方式可以发生一个很大的变革,获取方式多元化。
二、中国制氢经营项目分析
氢能是重要的能源载体,也是实现“碳达峰”和“碳中和”的能源主体。从项目建设情况来看,国内制氢项目投资大幅增加。据统计,2023年已有9个省份公布35个氢能产业项目,总投资额超650亿,其中绿氢项目达到7项,主要分布在宁夏、河北和江苏等风光资源优势地区,进一步推进绿氢商业化发展。
根据《2024-2029年中国氢燃料市场深度调查研究报告》分析,2020中国碳排放量全球范围排名第一,碳减排迫在眉睫。交通工具的普及,叠加工业、农业、建筑等各领域生产制造等因素,使用能源带来了大量碳排放,加剧温室效应形成。据《bp世界能源统计年鉴》,2020年中国碳排放量总计9899.3百万吨。在全球范围内碳排放总量排名第一,约占全球排放总量的30.7%。长期不节制排放会使得气温继续升高,从而引发出区域天气奇变、海洋酸化、自然界生态系统紊乱、物种灭绝等一系列威胁人类生存环境和身体健康等不良后果。所以碳减排迫在眉睫。转型发展新能源可以助力减少碳排放带来的危害。新能源来源干净(风、水、太阳等)、污染物排放少,可直接实现保护环境目的、遏制温室效应加剧。同时我国能源结构不平衡属于煤多缺油少气,天然气和石油依赖进口使用,发展新能源亦可逐渐减少和替代化石能源的使用,调整能源使用不均衡局面,逐步拜托依赖,建立自有能源发展体系。开发新能源是保护生态环境、缓解自有能源危机、走经济社会可持续发展之路的必要路径。
截至2021年11月份,全球制定碳中和目标的国家和地区有66个。有191个国家提交了第一轮“国家自主贡献”文件,涉及的减排量涵盖了全球90%以上的二氧化碳排放量。另有27个国家和欧盟已按照《巴黎协定》的要求通报了低温室气体排放的长期发展战略,这其中也包括“净零承诺”。各国均在向碳达峰、碳中和努力推进。
净零碳承诺需要有严格的短期及中期行动来支持,国家间正在制定愈加严格的碳定价工具。从碳排放交易机制来看,日本、新加坡等亚太国家制定价格为2-3美元/吨二氧化碳;与中国人均碳排放相近的法国、英国等欧洲国家定价已高于20美元/吨,采取更严厉的机制力达净零碳承诺。
国际氢能产业进入快速发展期。美国、欧洲、俄罗斯、日本等主要工业化国家和地区都已将氢能纳入国家能源战略规划。根据国际氢能委员会发布的报告,全球范围内已有131个大型氢能开发项目,全球项目总数达到359个。预计到2030年,全球氢能领域的投资将激增到5000亿美元,2050年全球氢能产业将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳排放,在全球能源消费占比重的达到18%。我国计划于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。截止2020年,火力发电仍然占据中国发电结构的主导,占比达到57%。同年世界平局水平为33.8%,中国能源结构转变迫在眉睫。氢气作为高效低碳的二次能源,是双碳目标战略下的必然选择。为了实现碳中和2060的目标,我国氢气的年需求量从目前的3342万吨增加到1.3亿吨左右,在终端能源体系中占比达到20%。中国未来有望领跑全球氢能产业发展。
中国目前煤炭储量较为丰富,占世界探明储量的13.3%,石油、天然气较为稀缺。但储产比情况不乐观,以目前的探明储量,石油资源还可以继续开采18.2年,天然气43.3年,煤炭37年。清洁氢能,热值强,缩成本。热值是指单位重量燃料燃烧时所产生的热量,是评价燃料质量的重要指标,单位以兆焦/干克(MJ/kg)表示。平均来看,石油为41.87MJ/kg,天然气为38.97MJ/kg,原煤为20.93MJ/kg,而氢气的热值达到142.4MJ/kg。国际上多以标准燃料应用的基热值(标准煤当量)29.27MJ/kg计量,石油、天然气折算标准燃料系数分别为1.4286和1.33,氢气达到4.865,是极为优质高效的清洁能源。根据国际货币基金组织给出的全球碳排放平均价格和美国能源协会公布的中国碳排放量数据计算得出,2019年我国煤炭、石油和天然气排放的二氧化碳的碳税价格已经达到323.2亿美元。氢能源使用对于实现时间短、任务重的碳中和目标有重大战略意义。