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氫能產業鏈:上游制氫環節的相關公司梳理

2022-03-21 18:43
安福雙
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在氫氣產業鏈系列(一)的文章中說到制約氫能商業化很重要的一個因素在于經濟成本較高,作為產業鏈的上游,根據中商產業研究院數據,氫氣原材料能占到國內加氫站氫氣售價成本的50%左右,所以如何能夠降低制氫的價格對于氫能商業化至關重要。

根據中國煤炭加工利用協會數據,2020年,我國氫氣的主要產出來源中,煤制氫占比高達62%,天然氣制氫約為19%,工業副產氫約為18%,電解水制氫只有約1%的份額。

之所以形成這樣的現狀,不僅與技術水平、經濟效益有關,也與我國目前的國情息息相關,從資源分布上,我國是一個富煤、貧油、少氣的國家,在現有的所有制氫技術中煤制氫路線最為成熟高效,可大規模穩定制備,是當前成本最低的制氫方式。

而國內由于天然氣主要來自進口,采用該路徑將使得氫氣生產成本上升,所以國內天然氣制氫占比較低,而反觀中東、俄羅斯、北美等國家,由于天然氣成本較低,天然氣制氫成為這些國家的主要路徑。

然而目前占比最高煤制氫和天然氣制氫兩種方式均不適用于未來的發展。這是因為氫能開發的初衷是降低碳排放,據測算,按照當前中國氫源結構中煤制氫占比,若2050年實現1億噸氫氣的終端應用,需要消耗超過5億噸標準煤,排放二氧化碳接近12億-18億噸。

這將使得氫能產業反而會成為最大的耗能和碳排放領域,這無疑是與實現中國能源綠色低碳轉型的目標南轅北轍。

天然氣制氫方面,2018年我國天然氣進口量超過45%,已超過能源安全警戒線,且天然氣制氫后再利用效率與經濟性反倒降低,不符合資源的合理配置。

與煤制氫和天然氣制氫對比來看,工業副產制氫不僅碳排放量相對較低,每千克氫生產僅需排放少于5千克的二氧化碳,從制氫工藝的生產成本上看,工業副產氫的成本也比較低,處于煤制氫和天然氣制氫的中間水平。

所謂工業副產制氫就是將富含氫氣的工業尾氣作為原料,主要采用變壓吸附法(PSA 法),回收提純制氫氣,這種方案在國內之所以可能的原因在于我國是全球第一大產氫國,現有工業制氫產能 2500 萬噸/年。

雖然這其中有很大一部分焦爐煤氣難以凈化且內部工業流程中已經消耗很少對外,但僅考慮氯堿副產制氫和輕烴裂解制氫兩種提純難度小、雜質含量低的方式已經能夠分別產生約65-71萬噸/年氫氣,按每輛氫燃料電池車每天加注5公斤氫氣計算,這些副產氫氣理論上可供應35萬輛氫燃料汽車行駛。

根據高工產研氫電研究所數據,2019年我國氫燃料產量為3018輛,根據中汽協對燃料電池車發展的遠期展望來看,2025年達到約十萬輛級,2030年達到百萬輛級,工業副產制氫已經能夠能滿足下游的中短期需求。

但是工業副產氫也存在區域性限制,運輸半徑經濟性的問題。以氯堿化工企業為例,單個企業可利用的放空氫量均不超過1萬噸,且產能分散。在目前氫氣運輸瓶頸尚未完全突破、成本較高的情況下,經濟覆蓋半徑在200-300km以內。

此外,由于是工業副氫,中國大部分傳統化工產品都已經產能過剩,這種制取方式無法通過鼓勵開發的方式進行生產,因為那有可能造成企業提高化工品產量,從而造成更嚴重的產能過剩問題。

因此工業副產制氫是未來2-5年內值得重點關注的制氫方向,但由于主產品產能限制瓶頸,絕非最終路徑。

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