21 世紀(jì)的終極能源 電解水制氫是未來制氫的主流路線 氫能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃

氫能清潔低碳、熱值高、來源多樣、儲運靈活，有望成為 21 世紀(jì)的“終極能源”。氫能是 指以氫及其同位素為主體的反應(yīng)中或氫狀態(tài)變化過程中所釋放的能量。

與其他燃料不同， 氫能可以利用化石燃料生產(chǎn)，也可以利用可再生能源來進行生產(chǎn)，其燃燒僅生成水，不會 產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，而且燃燒產(chǎn)生的熱值較高，能通過能源載體和循環(huán)碳經(jīng)濟可以實現(xiàn) 可持續(xù)的氫利用。

根據(jù)氫能生產(chǎn)來源和生產(chǎn)過程中的碳排放情況，可將氫分為灰氫、藍氫、綠氫?；覛涫侵?通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣。

(相關(guān)資料圖)

藍氫是指在制氫過程中增加 CCUS(Carbon Capture， Utilization and Storage)碳捕捉、利用與儲存技術(shù)產(chǎn)生的氫氣。綠氫是利用風(fēng)電、水電、 太陽能、核電等可再生能源制備出的氫氣，制氫過程完全沒有碳排放。

目前氫能主要以灰氫方式制取，綠氫占比有望快速提升。目前的氫氣主要是灰氫，約占全球氫氣產(chǎn)量的 95%，灰氫在制備過程中會排放較多的二氧化碳。綠氫在制備過程中完全零 排放且可以與可再生能源耦合，未來占比有望不斷提高，逐步取代灰氫。

我國最大綠電制氫項目開工建設(shè)

近日中國石化發(fā)布消息，我國最大的綠電制氫項目——內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗風(fēng)光融合綠氫化工示范項目正式啟動。

項目利用鄂爾多斯地區(qū)豐富的太陽能和風(fēng)能資源發(fā)電直接制氫，這種利用可再生能源制得沒有碳排放的氫氣被稱為綠氫。項目投產(chǎn)后，每年可制取綠氫達3萬噸。

項目產(chǎn)出的綠氫和綠氧將由管道輸送至煤炭深加工項目，替代現(xiàn)有煤制氫，推動煤化工產(chǎn)品的潔凈低碳化。項目建成后，每年可減少二氧化碳排放量約143萬噸，相當(dāng)于植樹82.5萬棵。

目前，我國已成為世界最大的制氫國，但大部分來自化石能源制氫。《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》提出，到2025年，我國可再生能源制氫量將達到每年10萬至20萬噸，每年實現(xiàn)二氧化碳減排100萬至200萬噸。

煤化工產(chǎn)業(yè)潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，把加強科技創(chuàng)新作為最緊迫任務(wù)，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，積極發(fā)展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等。這為現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。“

雙碳”目標(biāo)下，站在維護國家能源安全的角度出發(fā)，需要摘下“有色眼鏡”，拋開對煤化工的成見，明確煤化工戰(zhàn)略定位，結(jié)合各地資源稟賦和環(huán)境容量，科學(xué)有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，積極構(gòu)建現(xiàn)代煤化工生態(tài)化產(chǎn)業(yè)體系。

推進現(xiàn)代煤化工發(fā)展，環(huán)境制約仍是首要因素。在能耗雙控和“雙碳”目標(biāo)下，節(jié)水和減碳工作還需進一步加強。據(jù)測算，2020年現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放總量約3.2億噸，占石化化工排碳量的22.5%。

應(yīng)積極探索煤化工與新能源耦合發(fā)展新路徑，鼓勵發(fā)展煤炭、煤制油、煤化工、新能源結(jié)合的一體化、規(guī)?；l(fā)展的綜合能源項目，優(yōu)先配置煤炭和新能源資源，提升抗風(fēng)險能力，打造能效高、碳排少、水耗低、效益好的煤炭清潔高效利用樣板工程，尤其在節(jié)水和減碳上要持續(xù)發(fā)力。

推進現(xiàn)代煤化工發(fā)展，差異化競爭是突破口。與石油化工項目相比，煤化工尚不具備規(guī)?；?、基地化的優(yōu)勢，產(chǎn)品深加工不足、同質(zhì)化現(xiàn)象比較明顯，且同類產(chǎn)品單位產(chǎn)能投資目前明顯高于煉化項目投資，在國際油價較低時不具備成本優(yōu)勢。

應(yīng)積極推動煤化一體化發(fā)展，通過大基地建設(shè)，推進現(xiàn)代煤化工補鏈延鏈強鏈，提高能源轉(zhuǎn)化效率。

并根據(jù)煤炭結(jié)構(gòu)組成特性，開發(fā)特色高端產(chǎn)品，比如煤基特種油品、煤基生物可降解材料、煤基高等級碳素材料等。

根據(jù)中研普華研究院《2023年版氫能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專項研究報告》顯示：

氫能制備方式多種多樣，綠氫主要通過電解水制氫。目前全球制氫主要技術(shù)方式有煤制氫、 天然氣制氫、工業(yè)富產(chǎn)氫等。

從全球來看，天然氣制氫占據(jù)主要位置，2021 年份額達 62%， 煤制氫占 19%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 18%，而電解水制氫僅占 0.04%。

從國內(nèi)看，煤制氫是 我國主要的制氫來源，2021 年份額占制氫總量的 64%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 21%，天然氣制 氫占比 14%，而電解水制氫僅占 1.52%。

煤制氫技術(shù)較為成熟、產(chǎn)量大且分布廣、排碳量 大，噸煤制氫 0.11~0.13 噸。天然氣制氫耗水量小，氫氣產(chǎn)率高，蒸汽重整制氫較為成熟， 排碳量大，噸天然氣制氫 0.23 噸。

工業(yè)副產(chǎn)氫是指在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時得到氫氣，主 要有焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等副產(chǎn)工藝。由于其顯著的減排效果和較 高的經(jīng)濟性優(yōu)勢，噸焦炭制氫 0.017 噸。

電解水制氫主要工藝路線為堿性電解、PEM 電 解和 SOEC 電解。其中堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成本較低;PEM 電解水流程簡單、 能耗較高，啟停速度快能較好配合風(fēng)光的波動性，已經(jīng)實現(xiàn)初步商用。

制氫成本是制約氫能源發(fā)展的主要因素。化石能源制氫技術(shù)成熟，成本較低，煤制氫成本 普遍在 10.1-13.4 元/kg，天然氣制氫成本為 13.4-16.8 元/kg，甲醇制氫成本約為 16.8-22.4 元/kg。

工業(yè)副產(chǎn)氫具有經(jīng)濟優(yōu)勢和減少碳排放優(yōu)勢，但是排放過程中含有腐蝕性氣體會造 成一定環(huán)境污染，制氫成本約為 11.2-16.8 元/kg。

電解水制氫成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右，相比化石能源制氫和副產(chǎn)氫成本較高，主要系消耗電量較大，但整個工藝過 程簡單無污染。生物制氫原材料成本低，但是氫含量較低，目前應(yīng)用較少。

現(xiàn)階段電解水制氫成本較高主要是由于電解槽設(shè)備成本較高以及電費較高。未來隨著技術(shù) 進步，電解槽成本有望進一步下降，同時伴隨風(fēng)能，太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷提升，未來電 費有望進一步下降。

綜合來看，電解水制氫是未來制氫的主流路線。

全球多地出臺政策助力氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，綠氫市場認可度逐步提高。世界各國為了更好應(yīng) 對氣候變化以及實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，愈加重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不斷出臺各項政策引領(lǐng)產(chǎn) 業(yè)發(fā)展，加大政府扶持力度，降低制氫成本。

根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù)顯示，自 2021 年 2 月 以來，全球啟動了超 131 個大型氫能開發(fā)項目，并預(yù)計 2030 年全球氫能領(lǐng)域投資總額將 達 5000 億美元。

盡管各國都在加快部署氫能產(chǎn)業(yè)，但布局方式略有不同。中國、歐洲、 美國等地已經(jīng)將綠氫納入國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略中，未來發(fā)展前景可期。

氫能是一種公認的清潔能源，具有重量輕、儲量豐富、燃燒性能好等特點，可應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。交通，正是其最重要的應(yīng)用場景之一。

近年來，國內(nèi)氫能源車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》指出，要“有序推進氫能在交通領(lǐng)域的示范應(yīng)用”，并提出到2025年，“燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站”的發(fā)展目標(biāo)。

相信在不久的將來，目前還很小眾的氫能源車就會走進千家萬戶，為人們的交通出行再添一種綠色選擇。

隨著技術(shù)的發(fā)展和低碳理念的普及，新能源車已成為市場寵兒。截至2022年底，中國新能源汽車保有量已達1310萬輛。但其中，絕大部分是純電動汽車，而氫能源車保有量剛剛突破1萬輛。

如果說，新能源汽車正成為百姓日漸熟悉的伙伴，氫能源車則算得上是其中的“生面孔”。但近年來，這副“生面孔”的發(fā)展前景卻被廣泛看好。

2022年，在北京冬奧會期間，氫燃料電池汽車為服務(wù)賽事開展示范運營，成為國內(nèi)氫能源車發(fā)展的一個高光時刻。如今，在北京、上海、廣州等地，氫能源車都在加速推廣落地。

由工業(yè)和信息化部指導(dǎo)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》提到，預(yù)計到2035年，燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右，商用車將實現(xiàn)氫動力轉(zhuǎn)型。

《2023年版氫能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃專項研究報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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