氫能產(chǎn)業(yè)鏈:上游制氫環(huán)節(jié)的相關(guān)公司梳理
在氫氣產(chǎn)業(yè)鏈系列(一)的文章中說(shuō)到制約氫能商業(yè)化很重要的一個(gè)因素在于經(jīng)濟(jì)成本較高,作為產(chǎn)業(yè)鏈的上游,根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),氫氣原材料能占到國(guó)內(nèi)加氫站氫氣售價(jià)成本的50%左右,所以如何能夠降低制氫的價(jià)格對(duì)于氫能商業(yè)化至關(guān)重要。
根據(jù)中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2020年,我國(guó)氫氣的主要產(chǎn)出來(lái)源中,煤制氫占比高達(dá)62%,天然氣制氫約為19%,工業(yè)副產(chǎn)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(xiàn)狀,不僅與技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益有關(guān),也與我國(guó)目前的國(guó)情息息相關(guān),從資源分布上,我國(guó)是一個(gè)富煤、貧油、少氣的國(guó)家,在現(xiàn)有的所有制氫技術(shù)中煤制氫路線最為成熟高效,可大規(guī)模穩(wěn)定制備,是當(dāng)前成本最低的制氫方式。
而國(guó)內(nèi)由于天然氣主要來(lái)自進(jìn)口,采用該路徑將使得氫氣生產(chǎn)成本上升,所以國(guó)內(nèi)天然氣制氫占比較低,而反觀中東、俄羅斯、北美等國(guó)家,由于天然氣成本較低,天然氣制氫成為這些國(guó)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(lái)的發(fā)展。這是因?yàn)闅淠荛_(kāi)發(fā)的初衷是降低碳排放,據(jù)測(cè)算,按照當(dāng)前中國(guó)氫源結(jié)構(gòu)中煤制氫占比,若2050年實(shí)現(xiàn)1億噸氫氣的終端應(yīng)用,需要消耗超過(guò)5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,排放二氧化碳接近12億-18億噸。
這將使得氫能產(chǎn)業(yè)反而會(huì)成為最大的耗能和碳排放領(lǐng)域,這無(wú)疑是與實(shí)現(xiàn)中國(guó)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的目標(biāo)南轅北轍。
天然氣制氫方面,2018年我國(guó)天然氣進(jìn)口量超過(guò)45%,已超過(guò)能源安全警戒線,且天然氣制氫后再利用效率與經(jīng)濟(jì)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(duì)比來(lái)看,工業(yè)副產(chǎn)制氫不僅碳排放量相對(duì)較低,每千克氫生產(chǎn)僅需排放少于5千克的二氧化碳,從制氫工藝的生產(chǎn)成本上看,工業(yè)副產(chǎn)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(yè)副產(chǎn)制氫就是將富含氫氣的工業(yè)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(guó)內(nèi)之所以可能的原因在于我國(guó)是全球第一大產(chǎn)氫國(guó),現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能 2500 萬(wàn)噸/年。
雖然這其中有很大一部分焦?fàn)t煤氣難以?xún)艋覂?nèi)部工業(yè)流程中已經(jīng)消耗很少對(duì)外,但僅考慮氯堿副產(chǎn)制氫和輕烴裂解制氫兩種提純難度小、雜質(zhì)含量低的方式已經(jīng)能夠分別產(chǎn)生約65-71萬(wàn)噸/年氫氣,按每輛氫燃料電池車(chē)每天加注5公斤氫氣計(jì)算,這些副產(chǎn)氫氣理論上可供應(yīng)35萬(wàn)輛氫燃料汽車(chē)行駛。
根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所數(shù)據(jù),2019年我國(guó)氫燃料產(chǎn)量為3018輛,根據(jù)中汽協(xié)對(duì)燃料電池車(chē)發(fā)展的遠(yuǎn)期展望來(lái)看,2025年達(dá)到約十萬(wàn)輛級(jí),2030年達(dá)到百萬(wàn)輛級(jí),工業(yè)副產(chǎn)制氫已經(jīng)能夠能滿足下游的中短期需求。
但是工業(yè)副產(chǎn)氫也存在區(qū)域性限制,運(yùn)輸半徑經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。以氯堿化工企業(yè)為例,單個(gè)企業(yè)可利用的放空氫量均不超過(guò)1萬(wàn)噸,且產(chǎn)能分散。在目前氫氣運(yùn)輸瓶頸尚未完全突破、成本較高的情況下,經(jīng)濟(jì)覆蓋半徑在200-300km以?xún)?nèi)。
此外,由于是工業(yè)副氫,中國(guó)大部分傳統(tǒng)化工產(chǎn)品都已經(jīng)產(chǎn)能過(guò)剩,這種制取方式無(wú)法通過(guò)鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行生產(chǎn),因?yàn)槟怯锌赡茉斐善髽I(yè)提高化工品產(chǎn)量,從而造成更嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題。
因此工業(yè)副產(chǎn)制氫是未來(lái)2-5年內(nèi)值得重點(diǎn)關(guān)注的制氫方向,但由于主產(chǎn)品產(chǎn)能限制瓶頸,絕非最終路徑。
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