
生产规模
我国是全球最大的氢气生产国,也是最大的氢气消费国。根据中国煤炭工业协会数据,2022年我国氢气产量达4004万吨。
根据2021年数据,我国煤制氢占总产量57.06%、天然气制氢占21.90%、工业副产氢占18.15%、电解水制氢占1.42%,其他来源占1.47%。可见我国当前氢能大多来源于化石燃料,而可再生氢比例还很低。
制氢成本
制氢成本是制约氢能源发展的主要因素。

化石能源制氢技术成熟,成本较低。目前,煤制氢方法的成本普遍在10.1-13.4元/kg,天然气制氢成本为13.4-16.8元/kg,甲醇制氢成本约为16.8-22.4元/kg,工业副产氢的成本约为11.2-16.8元,而电解水制氢(可再生氢)成本约为16.8-33.6元/kg。
电解水制氢的成本与区域电力资源丰富程度相关。在电力资源丰富地区利用弃电(指舍弃的电力)制氢,成本可以降低到14元/kg。
从成本可以看出,只有不断降低可再生氢的生产成本,可再生氢在氢气应用较为成熟的领域才逐渐有竞争力,才有可能逐步实现灰氢和蓝氢向可再生氢转型。
根据中国氢能联盟研究院、落基山研究所等机构研究,预计到2060年,我国氢能需求量将达1-1.3亿吨/年,其中可再生氢占比约75%-80%,即0.75-1亿吨/年。
到2060年氢能产业预计可创造约1.6万亿的市场产值和超过1万亿的基础设施投资空间(根据固定成本投资和运营费用加总计算)。

而在近期和中期(到2030年),我国非化石能源占一次能源消费的比重有望超过25%,风电、太阳能发电总装机容量将达到16-20亿千瓦。
按照可再生能源电解水制氢5%-10%的比例配置,可再生氢装机规模预计可达到100GW。
根据测算,2030年我国氢能总需求将达到3700-4000万吨/年,其中可再生氢累计装机达100GWh,可再生氢供给可达约770万吨/年,占氢能总需求量约19-21%,约五分之一。
结合多个行业目前生产工艺特点、可再生氢成本和当前可替代性分析,可再生氢在多个行业替代工业副产氢和开展更多领域的应用,需要逐步推进。到2060年,可再生氢在部分行业应用将占有不同比例,在我国总体能源结构上,达到和风电、光伏发电、核能等可再生能源协调配合,达到我国双碳目标。
在近中期,2024-2030年,我国对可再生氢的需求和消费将主要来自于传统的化工、交通、钢铁等行业。

根据测算,到2030年,我国可再生氢应用规模约达到770万吨/年,可再生氢将在化工、交通、钢铁等部门得到规模化示范应用,而在其他行业应用量则相对尚小。
具体到细分行业,到2030年,化工行业对可再生氢的需求量最大(376万吨),其次是交通(301万吨)和钢铁行业(94万吨)。
化工领域的氢能应用场景主要集中在合成氨、合成甲醇、炼厂炼化等高耗氢生产过程;钢铁领域主要集中在头部钢企对氢能炼钢项目的广泛布点;交通领域在重型货运、轻中型物流车、公交车、矿山机械、港口机械、清洁车等多场景均得到一定比例的应用。
化工领域
到2030年可再生氢消费规模达到376万吨。考虑到生产工艺流程、原料、技术和成本经济性等因素,可再生氢具备在炼化、合成氨、甲醇这三类产品生产过程中作为重要的低碳替代化工原料的潜力。

到2030年,化工行业中可再生氢应用量最多的领域是甲醇生产,其次是合成氨和炼化。
其中甲醇领域,到2030年,我国甲醇产业整体保持增长并逐渐饱和,可再生氢需求量预计达到165万吨/年,全国甲醇产业平均可再生氢应用率有望达到20%。
合成氨领域,到2030年,相关产能集中度增强、装置替换升级,并进一步向可再生资源富集地区转移,可再生氢需求预计达到138万吨/年。
炼化领域,到2030年,炼厂总产量预计与目前持平,可再生氢需求预计达到73万吨/年。
影响可再生氢发展进程的关键因素。在可再生氢替代化工领域工业副产氢的过程中,无论是绿氨还是绿醇的生产,其生产成本中,电的成本费用占比均最高,占到60%以上。
因此,可再生氢项目的开展在很大程度上依赖较低的电价,以低电价生产较低成本的可再生氢,从而提高终端产品的成本竞争力。根据测算,当电价为0.1 -0.3元/度时,绿色合成氨的成本为2190 -5070元/吨。
当前(2023年9月),用工业副产氢生产的合成氨市场基本价格在3500-3900元吨。
因此,要加快可再生氢替代工业副产氢的应用进程,则可再生氢制造的电价成本必须至少下降到0.2元左右,可再生氢在成本上就有了一定竞争力。
交通领域
根据测算,2030年中国氢燃料电池汽车保有量将达到62万辆,总耗氢量为每年434万吨,其中可再生氢为301万吨,其余为工业副产氢。

在各应用场景中,氢燃料电池重卡的发展速度最快,预计在2030年将达到28万辆。
钢铁领域
我国钢铁生产中,一是提供高温的燃料燃烧造成大量碳排放,二是从炼钢技术路线角度,当前还是以焦炭为主要还原剂。

目前通过以上方式炼钢产生的碳排放,难以通过电气化的方式实现完全脱碳,而且以能效提升和废钢利用等方式进行减少碳排放的潜力有限。
对此,在技术路线上,利用可再生氢代替焦炭直接还原铁,并配加电炉炼钢的模式,将成为钢铁行业完全脱碳最关键和最具前景的解决方案之一。
从钢铁行业目前已宣布的氢冶金项目来看,氢气来源还是炼焦环节产生的焦炉煤气中的副产氢。
但未来新增项目,将逐渐采取可再生氢。结合钢铁企业2030年前新增产能、氢冶金技术和工艺应用意愿、行业碳排放政策要求,以及各企业产能分布、技术基础、行动规划、地方性属性等因素,氢冶金的产能(新增冶金项目,将主要采取可再生氢)主要来自于中国钢铁行业领先企业。
根据测算,2030年我国氢冶金产能的规模约为4347万吨,约占到全国总产能的4.5%左右。全行业的氢气消耗量约为174万吨,其中可再生氢94万吨,约占54%,其他为工业副产氢。

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