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文檔簡介
1、政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合01綠氫和工業(yè)分布決定工業(yè)綠氫先行02綠氫與工業(yè)耦合示范項目及經(jīng)濟性03工業(yè)綠氫應(yīng)用提升相關(guān)設(shè)備需求04目錄投資建議及風(fēng)險提示03政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合國家層面政策:綠氫可以助力交通、化工、鋼鐵、石化等多領(lǐng)域深度脫碳,2022年3月國家發(fā)改委發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃 (2021-2035年)提到氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一,氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現(xiàn)綠 色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向,規(guī)劃明確提到2025年可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年。工信部 等三部委印發(fā)工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實施方案,
2、鼓勵有條件的地區(qū)利用可再生能源制氫,優(yōu)化煤化工、合成氨、甲醇等原料結(jié)構(gòu)。“十四 五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃關(guān)于“十四五”推動石化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見等政策提出綠氫與化工耦合。 國家層面氫能相關(guān)的主要政策 時間政策主要內(nèi)容2022年8月工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實施方案2022年3月氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃2021年12月2021年11月2021年11月2021年10月2021年10月2021年8月關(guān)于加強產(chǎn)融合作推動工業(yè)綠色發(fā)展的指導(dǎo)意見關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作 的意
3、見對十三屆全國人大四次會議第5736號建議的答復(fù)鼓勵有條件的地區(qū)利用可再生能源制氫,優(yōu)化煤化工、合成氨、甲醇等原料結(jié)構(gòu)。支持發(fā)展生物 質(zhì)化工,推動石化原料多元化。氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一,氫能是未來國家能源體系的重要組成部分, 是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向,規(guī)劃明 確提到2025年可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年,2035年可再生能源制氫在終端能源消費中 的比重明顯提升,對能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。指出加快氫能技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推動氫能多元利用引導(dǎo)企業(yè)加大可再生能源使用、推動電能、氧能、生物質(zhì)能替代化石燃料
4、;加快充電樁、換電站、 加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營明確提到推動氫燃料電池汽車示范應(yīng)用,有序推廣清潔能源汽車從應(yīng)用領(lǐng)域、化工原料、交通、人才建設(shè)等多個方面支持氫能發(fā)展籌推進氫能制儲輸用全鏈條發(fā)展;推進可再生能源制氫等低碳前沿技術(shù)攻關(guān);加強氫能生產(chǎn)儲 存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)?;瘧?yīng)用將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略,研究推動將氫氣內(nèi)燃機納入其中予以支持2021年3月中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要(草案)在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域,組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃,謀劃布局一批未 來產(chǎn)業(yè)2021年2月關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指
5、導(dǎo)意見提升可再生能源利用比例,大力推動風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)展,因地制宜發(fā)展水能、地?zé)崮?、海洋能?020年11月2020年6月2019年3月新中國的中國能源發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)中華人民共和國能源法政府工作報告氫能、生物質(zhì)能、光熱發(fā)電加速發(fā)展綠氫制取、儲運和應(yīng)用等氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備,促進氫能燃料電池技術(shù)鏈、氫燃料電池汽 車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展正式將氫能列入能源范疇,2020年成為氫能發(fā)展元年首次寫進政府工作報告,推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)資料來源:政府官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理區(qū)域政策名稱京津冀北京市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃北京市“十四五”時期能源發(fā)展規(guī)劃天津市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案(2020-202
6、2年)河北省氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃長三角上海市燃料電池車發(fā)展規(guī)劃上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(20222035年)江蘇省氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動規(guī)劃浙江省加快培育氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見安徽六安氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025)銅陵市氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃安徽省“十四五”汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃珠三角關(guān)于粵港澳大灣區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)先行先試力爭上升為國家戰(zhàn)略的提案廣州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2030年)佛山市南海區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2035年)茂名市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃廣東省加快建設(shè)燃料電池汽車示范城市群行動計劃(2021-2025年)其他山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2
7、030年)關(guān)于加快膠東經(jīng)濟圈一體化發(fā)展的指導(dǎo)意見濰坊市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2019-2021年)山西省氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃內(nèi)蒙古自治區(qū)氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃關(guān)于促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見吉林省氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃重慶市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見武漢氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃方案四川新能源與智能汽車產(chǎn)業(yè)2020年度工作要點成都市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2023年)江西省新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量跨越式發(fā)展行動方案河南省氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案河南省“十四五”現(xiàn)代能源體系和碳達(dá)峰碳中和規(guī)劃寧夏氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見關(guān)于支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見 資料來源:政府官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理政策
8、支持綠氫綠電與工業(yè)耦合地方政策:京津冀、長三角、珠三角以及西北地區(qū)等都出臺了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。各地出臺的氫能產(chǎn)業(yè)政策西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用據(jù)勢銀統(tǒng)計,目前內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)和四川省成都市都在相應(yīng)的政策中明確了2025年可再生能 源制氫產(chǎn)量,合計年產(chǎn)量約80萬噸。這超過了國家發(fā)改委在國家氫能規(guī)劃中提及的2025年可再生能源制氫年產(chǎn)量目標(biāo), 也體現(xiàn)出了中國可再生能源制氫的巨大潛力。由于不同產(chǎn)業(yè)存在地域性分布的差異,各省市對可再生能源制氫的應(yīng)用規(guī)劃也存在顯著的差異。東部地區(qū),例如上海 和廣東等,對于可再生能源制氫在交通領(lǐng)域,尤其是制氫加氫一體站的應(yīng)用更為關(guān)注。西
9、部地區(qū)的政策更加側(cè)重于強 調(diào)可再生能源制氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。在內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū),既擁有大量的可再生能源,也匯聚了大量的高碳排放 企業(yè),例如煉化企業(yè)、化工企業(yè)和鋼鐵企業(yè)等,電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用為這些高碳排放企業(yè)提供了低碳解決方案。氫能生產(chǎn)區(qū)域分布(萬噸)資料來源:勢銀,國信證券經(jīng)濟研究所整理2025年,內(nèi)蒙古綠氫制備能力超過50萬噸/年:關(guān)于促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見,到2025年前,開展“風(fēng)光儲+ 氫”“源網(wǎng)荷儲+氫”等綠氫制備示范項目15個以上,綠氫制備能力超過50萬噸/年;鼓勵工業(yè)副產(chǎn)氫回收利用,工業(yè)副 產(chǎn)氫利用超過100萬噸/年,基本實現(xiàn)應(yīng)用盡用;探索綠氫在化工、冶金、分布式發(fā)電、熱
10、電聯(lián)供等領(lǐng)域的示范應(yīng)用,打 造10個以上示范項目;培育或引進50家以上包括15-20家裝備制造核心企業(yè)在內(nèi)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè),電解槽、儲氫 瓶、燃料電池等裝備的關(guān)鍵材料及部件制造取得技術(shù)突破。鄂爾多斯市“十四五”能源綜合發(fā)展規(guī)劃和鄂爾多斯市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2022年6月),提出在2025年底前 形成40萬噸/年的綠氫供應(yīng),在2030年底前達(dá)到100萬噸/年的綠氫制造規(guī)模。2025年,整個內(nèi)蒙古的綠氫產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo) 是48萬噸,鄂爾多斯相當(dāng)于是整個內(nèi)蒙古的80。規(guī)劃分三個階段進行,每個階段在氫源、制氫裝備、應(yīng)用場景等方面 做了詳細(xì)的布局。在推動可再生氫在煤化工行業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用方面,做了適應(yīng)鄂爾
11、多斯當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特色的安排,具體包括 可再生氫煤化工生產(chǎn)烯烴、天然氣、油品及化工品,以及可再生氫二氧化碳生產(chǎn)甲醇及下游產(chǎn)品等。對氫能產(chǎn)業(yè) 的規(guī)劃提出了5年建設(shè)28個氫能項目、投資1584.47億元。7月27日,內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局開展2022年風(fēng)光制氫一體化示范項目申報工作,示范內(nèi)容包括以綠色低碳轉(zhuǎn)型為牽引, 推進氫能在工業(yè)、交通、發(fā)電等領(lǐng)域的多元應(yīng)用,開展風(fēng)光制氫一體化示范。示范項目分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。根據(jù)用氣場景、氫氣消納協(xié)議確定制氫負(fù)荷,將氫能消納協(xié)議等作為申報文件的附件。離網(wǎng)型示范項目,按照制氫所需電量確定 新能源規(guī)模,新能源綜合利用率不低于90。并網(wǎng)型示范項目按照制氫用電量1.2倍測算新能
12、源規(guī)模。示范項目需配置 電儲能,不低于新能源規(guī)模的15、4小時。儲氫設(shè)施容量大于4小時制氫能力的,可根據(jù)需要相應(yīng)降低電儲能配置要求。西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用寧夏回族自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿), 依托寧夏作為我國重要的能源化工基地和新綜合示范區(qū), 寧夏氫能應(yīng)用場景豐富綠氫耦合煤化工、燃料電池汽車天 然氣摻儲能熱聯(lián)供等重點應(yīng)用場景在寧夏可全部實現(xiàn)。同 時,氯堿、焦化等行業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富且成本低廉具備規(guī) 模利用的條件。加強與各類創(chuàng)新主體合作,集中突破氫能 產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸,有序開展創(chuàng)新與應(yīng)用示范重點推動可再生 能源制氫與煤化工耦合,積極拓展氫能在交通、儲發(fā)電等 領(lǐng)域應(yīng)用場景建設(shè)
13、一批試點示范項目,逐步建立完整的產(chǎn) 業(yè)體系。到2025年,穩(wěn)步推動氫能在耦合煤化工的應(yīng)用示 范,可再生替代制氫比例顯著提升。實現(xiàn)寧東基地規(guī)?;?可再生能源制氫示范工程、綠耦合煤,打造國家生能源制 氫耦合煤化工示范區(qū)、西部綠產(chǎn)業(yè)基地和寧夏先行。石嘴 山市積極開發(fā)焦化和氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫,重點實施氫能冶 金化工耦合應(yīng)用項目。吳忠市通過可再生能源制氫合成 氨,組建氫氨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,打造“中國氫氨谷”。寧夏氫能重點項目專欄1 氫能技術(shù)創(chuàng)新重點項目國家能源集團國華能源投資公司質(zhì)子交換膜電解水制氫測試診斷技術(shù)與設(shè)備研發(fā) 項目及國家級可再生能源電解水制氫技術(shù)試驗基地,國華(寧夏)新能源有限公 司可再生能源交直流耦合
14、制氫系統(tǒng)研發(fā)及綠氫制儲運一體化數(shù)字運維平臺項目, 寧夏寧東恒瑞燃?xì)庥邢薰咎烊粴夤艿罁綒浣堤脊こ袒痉俄椖?,北京海望氫?科技公司、寧東科創(chuàng)投資公司有機液體儲氫中試項目。專欄2 氫能生產(chǎn)重點項目可再生能源制氫項目:建設(shè)寶豐能源200萬千瓦光伏+10萬標(biāo)立方米/小時太陽能電 解制氫儲能及應(yīng)用示范項目,國能寧煤30萬千瓦光伏+2萬標(biāo)立方米/小時綠氫耦合 煤制油化工示范一期項目,國能(寧夏寧東)綠氫公司12萬千瓦光伏+2萬標(biāo)立方 米/小時寧東可再生氫碳減排示范項目,中石化新星新源公司77.5萬千瓦光伏+7.2 萬標(biāo)立方米/小時可再生能源制氫一體化示范項目,鯤鵬清潔能源公司20萬千瓦光 伏+2萬標(biāo)立方
15、米/小時光伏制氫節(jié)能降碳示范項目,寧東新能源發(fā)展公司50萬千瓦 光伏+5萬標(biāo)立方米/小時可再生能源制氫示范項目、百中綠電20萬千瓦光伏+2萬標(biāo) 立方米/小時可再生能源制氫示范項目、中廣核3.6萬千瓦光伏+2400標(biāo)立方米/小時 寧東清潔能源制氫項目,國電投鋁電4.2萬千瓦光伏+2000標(biāo)立方米/小時寧東可再 生能源制氫示范項目、京能寧東發(fā)電0.5萬千瓦分布式光伏+200標(biāo)立方米/小時質(zhì)子 交換膜法氫能制儲加一體化示范項目。積極推進國能寧煤綠氫耦合煤制油化工示 范二期項目、和寧化學(xué)可再生能源制氫耦合煤化工示范項目等。專欄4 氫能應(yīng)用重點項目1.綠氫耦合煤化工示范工程:實施國家能源集團、寶豐能源集
16、團、中石化長城能化(寧夏)公司、和寧化學(xué)、鯤鵬清潔能源公司等重點企業(yè)綠氫耦合煤化工示范工 程。寧夏回族自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用甘肅酒泉市“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃,其中氫能方面提到:產(chǎn)業(yè)布局氫能利用“一帶一路”通道優(yōu)勢,圍繞“酒嘉雙城經(jīng)濟圈”建設(shè)的戰(zhàn)略部署,按照省上“一個走廊,兩 個示范區(qū),兩個基地”發(fā)展要求,以各縣(市、區(qū))資源稟賦及現(xiàn)有氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ),重點打造“一區(qū)、一園、 一中心、三基地”的氫能產(chǎn)業(yè)布局,確保氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。三個綠氫生產(chǎn)及綜合利用基地:充分發(fā)揮酒泉市可再 生能源資源優(yōu)勢,打造玉門、瓜州、金塔、綠氫生產(chǎn)基地,發(fā)展下游化
17、工、交通、儲能等領(lǐng)域綜合利用基地。重點任務(wù)加快布局綠色氫能發(fā)展。重點依托玉門、瓜州、金塔等縣(市、區(qū))現(xiàn)有的工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),布局建設(shè) 玉門5萬噸/年、瓜州3萬噸/年、金塔2萬噸/年以上的綠氫制儲基地,在新能源制氫、儲氫、運輸、加注、應(yīng)用、氫能 裝備制造等領(lǐng)域延鏈補鏈,引進合成氨、尿素、甲醇等下游項目,帶動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。依托我市及周邊化工、鋼 鐵、化肥、玻璃、甲醇生產(chǎn)等已有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和化工企業(yè)用氫需要,探索天然氣摻氫、氫燃料鍋爐、氫氣電網(wǎng)調(diào)峰等 領(lǐng)域,拓展氫能應(yīng)用場景。積極推進寶豐多晶硅上下游協(xié)同項目電解水制氫站、陜煤集團源網(wǎng)荷儲一體化項目電解水 制氫站等項目建設(shè),著力打造零碳制氫與可再
18、生能源發(fā)電協(xié)同互補發(fā)展的新模式,構(gòu)建集中式和分布式可再生能源制 氫并舉的氫能源供應(yīng)體系。西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用新疆維吾爾自治區(qū)人民政府出臺新疆維吾爾自治區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要(下稱“綱要”)。綱要中涉及氫能的內(nèi)容如下:推進風(fēng)光水儲一體化清潔能源發(fā)電示范工程,開展智能光伏、風(fēng)電制氫試點,促進可再生能源規(guī)模穩(wěn)定增長。發(fā)展壯大新能源產(chǎn)業(yè),加強風(fēng)電關(guān)鍵設(shè)備及零部件研發(fā)和生產(chǎn),有序發(fā)展分布式光伏發(fā)電。推進風(fēng)能、光伏發(fā)電進行 電解水制氫。新疆是我國五大綜合能源基地之一,承擔(dān)著保障國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略任務(wù)。其地域廣闊,煤炭、油氣、風(fēng)、光等 能源資源豐
19、富,每年有大量的風(fēng)光電能源無法消化,而解決這一問題的最好辦法是將富余的可再生能源用于制氫,利 用氫能就地消納。2021年,國家能源局對關(guān)于在新疆支持和促進氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的提案進行回復(fù),將鼓勵新疆維 吾爾自治區(qū)政府加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究,引導(dǎo)自治區(qū)能源企業(yè)調(diào)整和充實氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線;研究規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè) 發(fā)展,在天山北坡經(jīng)濟帶能源產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)等,利用富余電力開展氫能和儲能網(wǎng)絡(luò)示范;推進氫能產(chǎn)業(yè)試點項目建設(shè), 打造氫能產(chǎn)業(yè)聚集示范區(qū),推進風(fēng)電制氫試點示范工程建設(shè)。西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用氫能(綠氫)與電力(綠電)均為二次能源,是雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略下的必然選擇。氫氣的利用由來已久,但并非是當(dāng)前
20、備 受關(guān)注的交通和電力領(lǐng)域,而主要作為生產(chǎn)原料應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。綠能來自于綠電,從能源效率的角度來說,優(yōu)先使 用電力,電力解決不了的問題再制氫,能源載體、低碳原料是氫能工業(yè)領(lǐng)域的核心用途。氫能的發(fā)展可以從“二次能源、能源載體、低碳原料”這3個角度切入,助推能源轉(zhuǎn)型進程:角度1氫氣可作為高效低碳的二次能源:氫氣本身是一種高能源密度的二次能源(單位質(zhì)量),同時也具有較強的 電化學(xué)活性、可通過燃料電池進行發(fā)電。因此氫氣可應(yīng)用于燃料電池汽車從而替代傳統(tǒng)燃油汽車,節(jié)約石油消費;也 可以用于家用熱電聯(lián)產(chǎn),減少電力和熱力需求;還可以直接將氫氣摻入到天然氣管網(wǎng)直接燃燒。角度2氫氣可作為靈活智慧的能源載體:通過電
21、解水制氫技術(shù)及氫氣與其他能源品種之間的轉(zhuǎn)化,可提高可再生能 源的消納、提供長時間儲能、優(yōu)化區(qū)域物質(zhì)流和能量流,進而建立多能互補的能源發(fā)展新模式。比如,在區(qū)域電力冗 余時,可通過電解水制氫將多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣并儲存起來;在電力和熱力供應(yīng)不足時,氫氣可以通過電化學(xué)反應(yīng)發(fā) 電、熱電聯(lián)供、直接燃燒等方式來實現(xiàn)電網(wǎng)和熱網(wǎng)供需平衡。角度3氫氣可作為綠色清潔的工業(yè)原料:國際能源署、麥肯錫等機構(gòu)都認(rèn)為氫能將實現(xiàn)工業(yè)部門的深度脫碳,主要 方式為應(yīng)用氫能革新型工藝,可以大規(guī)模使用“綠氫”替代“灰氫”。氫氣直接還原鐵是氫能革新型工藝的典型代表, 該工藝使用氫氣作為還原劑,將鐵礦石直接還原為海綿鐵,之后進入電爐煉鋼,
22、從而節(jié)省了焦炭的使用、減少了因原 料帶來的二氧化碳排放。“綠氫”替代“灰氫”是使用來自可再生能源的氫氣,來替代合成氨、甲醇生產(chǎn)過程中的化 石能源制氫,進而實現(xiàn)深度脫碳。氫能在能源轉(zhuǎn)型中的角色區(qū)域分布:氫能生產(chǎn)主要在西北和華北地區(qū)。根據(jù)2019年數(shù)據(jù),產(chǎn)量超過400萬噸的省份有內(nèi)蒙和山東,產(chǎn)量超過300 萬噸的省份有新疆、陜西和山西,產(chǎn)量超過200萬噸的省份有寧夏、河南和河北,產(chǎn)量超過100萬噸的省份有江蘇、安 徽、四川、遼寧和湖北。生產(chǎn)來源:分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類:“灰氫”是指利用化石燃料石油、天然氣和煤制取氫氣,制氫成本較低但碳排放量大;“藍(lán)氫”是指使用化石燃料制氫 的同時,配
23、合碳捕捉和碳封存技術(shù),碳排放強度相對較低但捕集成本較高;“綠氫”是利用風(fēng)電、水電、太陽能、核電 等可再生能源電解制氫,制氫過程完全沒有碳排放,但成本較高。目前,我國氫氣主要來自灰氫。存量氫能分布在西北和華北,以灰氫為主氫能生產(chǎn)區(qū)域分布(萬噸)資料來源:清華大學(xué),國信證券經(jīng)濟研究所整理氫氣來源分類資料來源:清華大學(xué),國信證券經(jīng)濟研究所整理氫氣來源現(xiàn)以灰氫為主,基本全部用于工業(yè)領(lǐng)域2020年我國氫氣主要來源占比資料來源:中國煤炭加工利用協(xié)會,國信證券經(jīng)濟研究所整理2020年我國氫氣主要消費途徑占比資料來源:中國煤炭加工利用協(xié)會,國信證券經(jīng)濟研究所整理我國的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主,來自煤制氫的氫氣
24、占比約62、 天然氣制氫占19,電解水制氫僅占1,工業(yè)副產(chǎn)占18。就消費情 況看,目前的氫能基本全部用于工業(yè)領(lǐng)域,其中,生產(chǎn)合成氨用氫 占比為37、甲醇用氫占比為19、煉油用氫占比為10、直接燃燒 占比為15、其他領(lǐng)域占比為19。新建工業(yè)項目配綠氫、存量項目進行綠氫置換逐漸成為發(fā)展趨勢。 基于需求側(cè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的完善,從灰氫逐步過渡到綠氫是 較好的方式,優(yōu)先使用副產(chǎn)氫,實現(xiàn)資源綜合利用。當(dāng)前中國氫氣生產(chǎn)和消費主要工藝資料來源:石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院,國信證券經(jīng)濟研究所整理煤制氫62%天然氣 制氫 19%工業(yè)副產(chǎn)氫18%電解水制氫1%生產(chǎn)合成 氨用氫 37甲醇用氫19煉油用氫10直接燃燒15
25、其他19 2021年中國風(fēng)能太陽能資源年景公報2021年風(fēng)資源情況2021年中國風(fēng)能太陽能資源年景公報西部風(fēng)光資源豐富,發(fā)展綠氫具有優(yōu)勢在風(fēng)能資源方面,2021年我國東北地區(qū)西部和東北 部、華北北部、內(nèi)蒙古中東部、新疆北部和東部、 西北地區(qū)西北部、西藏大部、華東東南部沿海等地 等地高空70米風(fēng)力發(fā)電機常用安裝高度的風(fēng)能資源 較好,有利于風(fēng)力發(fā)電。2021年,新疆、西藏、西北中部和西部、西南西 部、內(nèi)蒙古中部和西部、華北西北部、華南東南 部、華東南部部分地區(qū)年水平面總輻照量超過 1400kWh/m,其中,西藏大部、四川西部、內(nèi)蒙古 西部、青海西北部等地的局部地區(qū)年水平面總輻 照量超過1750kW
26、h/m,太陽能資源最豐富2021年我國太陽能資源情況相關(guān)企業(yè)的電解槽布局資料來源:國際氫能網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理綠氫成本接近煤制氫,光電氫化耦合整體項目具備經(jīng)濟性以化工企業(yè)作為氫能消納場景,發(fā)揮上下游產(chǎn)業(yè)帶動作用借助西北地區(qū)光伏資源和產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢,將光伏制氫用于化工原料或燃料,打通 “光伏制氫+化工”生態(tài)鏈,解決光伏棄電嚴(yán)重問題,同時帶動下游化工產(chǎn)業(yè)。光伏棄電嚴(yán)重,經(jīng)濟效益受損盡管西北地區(qū)擁有豐富的光伏資源,但是存在嚴(yán)重棄光現(xiàn)象,大量光伏發(fā)電因為 消納不足只能成為“垃圾電”,影響企業(yè)經(jīng)濟效益。而“光伏制氫+化工”生態(tài) 鏈,則可將額外的光伏電力用于制氫,實現(xiàn)光電的充分利用。化工行業(yè)提供充分消
27、納場景,是雙碳目標(biāo)下的絕佳選擇將光伏制氫站建設(shè)于西北地區(qū)的工業(yè)園區(qū),為氫氣消納提供了充分場景。例如, 在煤化工生產(chǎn)線中,將一部分灰氫用綠氫(光伏制氫)替代,打通綠氫灰氫混 合生產(chǎn)線,減少污染和碳排放的同時,逐步實現(xiàn)經(jīng)濟效益。此外,還可在礦區(qū) 用氫燃料電池重卡替代原有的燃油重卡。項目案例以三峽能源鄂爾多斯納日松項目“40萬千瓦光伏制氫示范項目”為例。項目以 當(dāng)?shù)鼗て髽I(yè)和礦區(qū)氫燃料電池重卡替代原有燃油重卡等作為氫能主要消納場 景。規(guī)劃建設(shè)容量40萬千瓦,光伏場區(qū)總占地約12000畝,光伏項目發(fā)電量約 7.97億度/年,按照不少于80%的發(fā)電量以“等電量交換”形式用于制氫,年產(chǎn) 氫量約1萬噸,年產(chǎn)
28、氧量約8.7萬噸。項目實施對準(zhǔn)格爾產(chǎn)業(yè)園上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè) 起到帶動作用。企業(yè)項目規(guī)劃初期達(dá)到年產(chǎn)500MW,100臺1000Nm3/h堿式電隆基綠能 解設(shè)備的能力,通過5-10年產(chǎn)能擴大到1萬臺。2021年底初步形成了500MW的年產(chǎn)能交付能力, 預(yù)計到2022年底將達(dá)到年產(chǎn)1.5GW氫能裝備能力推出國內(nèi)首款最大功率(250kW)的SEP50PEM陽光能源 制氫電解槽;2021年7月與中國葛洲壩集團裝備工業(yè)有限公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議,在光伏制氫 等方面展開合作晶科科技和康明斯(中國)將結(jié)合雙方技術(shù)及產(chǎn)晶科科技 品,開發(fā)光伏PEM電解槽各種應(yīng)用場景下的制氫方案,共同探索光伏制氫整體解決方案,并協(xié)同
29、參與 “光伏+制氫”大型項目招投標(biāo)通過低成本、規(guī)?;⒏咝使夥茪涑蔀椤熬G 協(xié)鑫集團 氫生產(chǎn)商與綜合服務(wù)商”,計劃到2025年建設(shè)100座綜合能源站,并達(dá)到綠氫年產(chǎn)能40萬噸。太陽能電解制氫儲能研究與示范項301000m3/h 電解水制氫工程投產(chǎn),項目采用單臺產(chǎn)能1000標(biāo)寶豐能源 方/小時(考克利爾競立)的國產(chǎn)最先進高效堿性 電解槽。預(yù)計年產(chǎn)氫氣2.4億標(biāo)方。每年新增30- 40臺電解槽于今年3月正式啟動新疆庫車光伏制氫項目可研編 制工作。該項目規(guī)劃建設(shè)1000MW光伏發(fā)電,輔中國石化 以當(dāng)?shù)貤夛L(fēng)、棄光等綠電資源,配套建設(shè)2萬噸/ 年綠電制氫廠,項目建成后將成為全球最大的綠 氫生產(chǎn)項目。1
30、00MW光伏發(fā)電直流系統(tǒng)造價資料來源:國際氫能網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理各類制氫技術(shù)成本比較資料來源:國際氫能網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理制氫方式主要特征投資成本高,但隨著規(guī)模煤價(元/噸)煤制氫增大,單位投資大幅下降且原料便宜制氫成本(元/Nm3)不同原料成本下的制氫成本5006007008009000.70.840.981.121.26162523193014370850971.522.5341.822.653.494.325.991.522.5340.240.340.440.540.741.522.534甲醇制氫以下制氫規(guī)模投資較低,適合2500Nm3 甲醇價格(元/噸)制氫成本單位投資成
31、本低,在光伏制氫當(dāng)光伏制氫電價低于0.3元/KWh時,具備競爭力(元/Nm3) 天然氣價格(元/Nm3) 制氫成本(元/Nm3)電價(元/KWh) 制氫成本(元/Nm3)光伏制氫經(jīng)濟性在西北已接近煤制氫基本原理:光伏電解水制氫技術(shù)是將太陽能發(fā)電和 電解水制氫組合成系統(tǒng)的技術(shù),有兩個步驟:光 生電:利用光伏發(fā)電技術(shù)把光能轉(zhuǎn)化為電能;電 解水:利用電能制取氫氣。西北豐富光伏資源為低成本制氫提供機遇:西北地區(qū)日照資源豐富,在國家能源戰(zhàn)略布局中占據(jù)重要地位。數(shù)據(jù)顯示,據(jù)統(tǒng)計,截至2021年6月, 天然氣制氫 1000Nm3以上經(jīng)濟性較好西北地區(qū)累計光伏裝機容量63.6GW,占全國光伏裝機總量的25%。
32、光伏制氫經(jīng)濟性分析與比較:假設(shè)首年光伏利用小 時數(shù)為1700小時,裝機容量100MW,建設(shè)期1年, 資本金投資比例20%,流動資金10元/kW,借款期 限10年,還本付息方式為等額本息,長期貸款利率 4.90% , 折舊年限20 年, 殘值率5%, 維修費率 0.5%,人員數(shù)量5,人工年平均工資7萬元,福利 費及其他70%,保險費率0.23%,材料費3元/kW, 其他費用10元/kW。同時,以1000Nm3/h水電解制 氫為例,總投資約1400萬元,按照1Nm3氫氣消耗 5kWh電能計算。當(dāng)光伏發(fā)電制氫電價控制在0.25 元/KWh以下時,制氫成本與化石能源接近。綠氫成本接近煤制氫,光電氫化耦
33、合整體項目具備經(jīng)濟性造價(億元)1.61.822.3電價(元/KWh)0.18950.2110.2330.266設(shè)備設(shè)施光伏組件光伏支架匯流箱線纜基礎(chǔ)合計造價(萬元)170003000500500200023000內(nèi)部收益率為8時不同造價下的預(yù)計電價資料來源:國際氫能網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源:中國知網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理氫能在傳統(tǒng)煤基能源面對碳中和行動轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以起到 重要作用,它是架起煤基能源與新能源之間的橋梁。在雙 碳目標(biāo)下,應(yīng)充分發(fā)揮煤炭資源富含碳的原料優(yōu)勢,將可 再生能源制氫與之結(jié)合,在相同產(chǎn)品產(chǎn)量的情況下,可大 幅降低煤炭消費總量,同時大幅減排由于水煤氣變換過程 產(chǎn)生
34、的大量高純CO2,使得碳資源得到充分利用,可以實 現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)CO2低排放、甚至零排放,大幅削減碳稅成 本,系統(tǒng)能量利用效率將得到全面提升。氫能是連接煤基能源與新能源紐帶的邏輯關(guān)系圖引入“綠氫”的幾個影響:減少空分系統(tǒng)負(fù)荷,甚至取消空分,減少燃料煤消耗;氫源由煤氣化和綠氫,減少煤氣化規(guī)模,降低原料煤消耗;改變變換工藝;由于減少水煤氣變換、空分符合,將顯著降低凈化酸性氣 體脫除環(huán)節(jié)裝置負(fù)荷;需要進一步示范,在驗證技術(shù)可行的基礎(chǔ)上,解決經(jīng)濟性 問題。氫能耦合煤制烯烴系統(tǒng)性能表資料來源:中國知網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理;化工煤價格按照800元/噸,碳價格按照100元/噸綠氫成本接近煤制氫,光電氫化耦
35、合整體項目具備經(jīng)濟性項目12345原料煤替代量/%1020304049煤炭總替代量(包括原料煤和燃料煤)(萬t/年)36.774.1114.3158.7191.7綠氫總量(光伏電解水制氫)/(萬t/年)4.27.711.214.717.7綠氫占總合成氣氫氣比/%16.730.844.95971.3光伏裝機總量/GW(1500h)1.52.84.15.46.5電解水規(guī)模(萬Nm3/h)5.910.815.820.725.1綠氧占空分制氧比/%1633.155.284.5119.7CO2總減排量(萬噸/年)106.8192.7285.5388.7464.5CO2總減排比/%15.628.241.7
36、56.867.9原料煤CO2減排比/%2136.451.867.280.6系統(tǒng)規(guī)??s小帶來的系統(tǒng)投資減少量(億元)59.81520.735.5光伏和水電解制氫帶來的系統(tǒng)投資增加量(億元)66.9118.4165.1206236.3系統(tǒng)投資凈增加量(億元)61.9108.6150185.3200.8減少煤炭和減排CO2碳稅帶來的成本減少4.07.912.016.620.0(億元/年)示范項目一:全球最大的綠氫項目(庫車):52臺電解槽+10臺球罐2021年11月,中國石化在北京、烏魯木齊、新疆庫車三地舉行云啟動儀式,宣布我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目 中國石化新疆庫車綠氫示范項目啟動建設(shè)。這個項
37、目是國內(nèi)首次規(guī)模化利用光伏發(fā)電直接制氫的項目,總投資近30億元,主要包括光伏發(fā)電、輸變電、電解水制氫、 儲氫、輸氫五大部分。項目將新建裝機容量300兆瓦、年均發(fā)電量6.18億千瓦時的光伏電站,年產(chǎn)能2萬噸的電解水制氫 廠,儲氫規(guī)模約21萬標(biāo)立方的儲氫球罐,輸氫能力每小時2.8萬標(biāo)立方的輸氫管線及配套輸變電等設(shè)施。項目預(yù)計2023年6月建成投產(chǎn),生產(chǎn)的綠氫將供應(yīng)中國石化塔河煉化,替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫。庫車綠氫示范項 目環(huán)境影響報告書顯示,以制氫廠作為測算范圍,52臺電解槽方案下,氫氣單位總成本為12.95元(考慮碳交易)。以 項目投資稅后財務(wù)內(nèi)部收益率6.00 為基準(zhǔn),約氫氣價格為18元/
38、公斤(1.5元/立方米,不含增值稅,不包括碳交易)。儲氫:10臺1875立方米、2MPa球罐(沈陽安裝),21萬標(biāo)立方的儲氫能力。電解槽:競立、隆基、718所共分中石化10.71億電解水設(shè)備訂單(52臺電解槽)。新疆庫車綠氫示范項目將采招52臺單 槽制氫能力1000Nm/h的堿性電解槽,裝置最大制氫能力52000Nm/h(約240MW),配套建設(shè)13組電解水氣液分離設(shè)施和7組 氫氣純化設(shè)施。綠氫綠電與工業(yè)耦合示范項目及經(jīng)濟性示范項目二:鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗納日松光伏制氫示范項目2022年8月29日,三峽集團官微發(fā)布消息稱,日前,三峽集團首個制氫項目內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗納日松光伏 制氫產(chǎn)
39、業(yè)示范項目正式開工建設(shè)(利用昶旭煤礦、遠(yuǎn)興礦和柳林溝礦等礦區(qū)的采煤塌陷區(qū)、采煤回填區(qū)建設(shè)光伏電站。項目包 括光伏電站及制氫廠兩部分,其中光伏電站總裝機規(guī)模為400兆瓦,年平均發(fā)電量為7.4億千瓦時;制氫廠總裝機規(guī)模為75兆瓦, 包括15臺1000標(biāo)方每小時的堿性電解槽及1臺1000標(biāo)方每小時的備用堿性電解槽,生產(chǎn)年利用小時數(shù)為8000小時,每年可生產(chǎn) 氫氣約1萬噸,副產(chǎn)氧氣8.5萬噸。項目總發(fā)電量的20將直接輸送至當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng),剩余80則全部用于電解水制氫,所產(chǎn)出的氫氣 和氧氣主要用于化工及交通領(lǐng)域。項目預(yù)計于年內(nèi)實現(xiàn)電站并網(wǎng)及氫能產(chǎn)出。杭氧壓縮機成功中標(biāo)三套大型高壓氫氣壓縮機和一套大型撬裝式高壓
40、氧氣壓縮機,實現(xiàn)了往復(fù)式壓縮機在光伏示范領(lǐng)域首個項 目配套應(yīng)用案例。中車時代電氣設(shè)計研發(fā)的5MWIGBT全控制氫電源系統(tǒng)成功中標(biāo)。該項目為國內(nèi)首個批量應(yīng)用大功率IGBT電源技術(shù)的綠電制氫項 目,中車時代電氣將為該項目提供大功率IGBT全控制氫電源系統(tǒng)。儲氫罐與電解槽還在招標(biāo)過程中。政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合示范示范項目三:甘肅蘭州“液態(tài)陽光”示范項目(中科院大化所“液態(tài)陽光”)“液態(tài)陽光”首套示范項目位于甘肅省蘭州新區(qū),總投資1.4億,總占地約289畝,配套建設(shè)總功率為10MW的光伏發(fā)電,占地 259畝,為電解水制氫設(shè)備提供電力。“液態(tài)陽光”千噸級示范項目由太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳
41、加氫合成甲醇 三個基本技術(shù)單元構(gòu)成。2019年12月,70多臺設(shè)備陸續(xù)制作完成進廠安裝。2020年1月,“液態(tài)陽光”示范項目投料試車,進 料3個小時后生產(chǎn)出液體甲醇產(chǎn)品,經(jīng)權(quán)威機構(gòu)測評,甲醇有機物含量達(dá)到99.5,這也標(biāo)志著我國利用可再生能源制備液體燃 料邁出了工業(yè)化的第一步。為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、消納不穩(wěn)定可再生能源、二氧化碳作為碳資源轉(zhuǎn)化利用提出新路徑。2020年 10月,該項目通過了相關(guān)單位組織的科技成果鑒定:該項目集成創(chuàng)新了液態(tài)太陽燃料合成全流程工藝裝置,具有完全自主知識 產(chǎn)權(quán),整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先。生產(chǎn)1噸液態(tài)陽光甲醇可消納6000多度電,1.25噸CO2。目前,中煤鄂爾多斯能源化工有
42、限公司10萬噸/年液態(tài)陽光-二氧化碳加綠氫制甲醇技術(shù)示范項目可研編制被中國電力工程顧問 集團華北電力設(shè)計院有限公司中標(biāo),相關(guān)工作正在有序進行。中試裝置生產(chǎn)時單位制氫能耗可達(dá)到4.3kWh/Nm3(常規(guī)電解水制 氫4.5-5.0kWh/Nm3),是目前全球公開報道中規(guī)?;瘔A性電解水制氫的最低能耗技術(shù)。初步估算項目綠氫單位成本不超過15元/kg。政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合示范政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合示范示范項目四:中國能建攜手蘭州新區(qū)打造氫能應(yīng)用綜合示范城市2022年8月19日,由中國能源建設(shè)集團有限公司和武漢眾宇動力系統(tǒng)科技有限公司聯(lián)合實施的蘭州新區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)園項目(一期) 項目開工。項目一期總
43、投資30億元,主要建設(shè)年產(chǎn)2萬噸制氫能力和10萬標(biāo)方儲氫能力的綠氫供應(yīng)基地,以年產(chǎn)6萬噸綠氨和 氫能交通應(yīng)用為核心的示范應(yīng)用中心,以年產(chǎn)3000套氫燃料電池系統(tǒng)為核心的氫能裝備制造中心。同時,建設(shè)氫能研發(fā)創(chuàng)新 中心、檢測中心和人才培訓(xùn)中心。項目的建設(shè)將進一步完善蘭州新區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)鏈,逐步建成全國重要的氫能產(chǎn)業(yè)聚集基地, 助力蘭州新區(qū)打造全省乃至全國氫能應(yīng)用綜合示范城市。示范項目五:寶豐太陽能電解水制氫儲能及綜合應(yīng)用示范項目2019年,寶豐能源啟動了“太陽能電解水制氫儲能及綜合應(yīng)用示范項目”,項目總投資14億元,合計年產(chǎn)氫氣1.6億標(biāo)方/年, 副產(chǎn)氧氣0.8億標(biāo)方/年,該項目被國家能源局(發(fā)改辦能
44、源588號)列為國家級示范項目。寶豐能源在互動平臺回復(fù)投資者提 問稱,公司的制氫全成本(即包含了折舊、電力、人工等)低至1.3元/標(biāo)方。2022年上半年新增電解水制氫能力20000標(biāo)準(zhǔn)立 方米/小時,目前已形成30000標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時電解水制氫產(chǎn)能。公司將進一步加快太陽能電解制氫儲能及應(yīng)用項目建設(shè),最 終形成年產(chǎn)百億標(biāo)準(zhǔn)立方米、百萬噸綠氫生產(chǎn)能力。示范項目六:國電投和億利集團庫布其沙漠EOD項目2022年5月31日,國電投和億利集團簽署了合作協(xié)議,合作開發(fā)內(nèi)蒙古杭錦旗庫布其沙漠EOD項目,該項目可年制綠氫約9億標(biāo) 立方米,為億利潔能兩大園區(qū)供應(yīng)綠氫,用于生產(chǎn)綠氨、綠肥、綠醇,目前兩家公司的合
45、資公司已正式注冊成立。與此同時, 興安博源、國創(chuàng)河北等公司也紛紛在推進綠氨項目。電解槽:堿性電解水技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位堿性電解槽(AE)電解水制氫示意圖資料來源:石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院,國信證券經(jīng)濟研究所整理質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫示意圖資料來源:石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院,國信證券經(jīng)濟研究所整理電解水制氫:具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高(通常在99.7 以上)以及副產(chǎn)高價值氧氣等特點, 但其單位能耗約在4-5千瓦時/立方氫,制取成本受電價的影響很大,電價占到總成本的70以上。若 采用現(xiàn)有電力生產(chǎn),制氫成本約為30-40元/公斤,且考慮火電占比較大,依舊面臨碳排放問題。一 般認(rèn)為當(dāng)電價低于0.3元/
46、千瓦時(利用“谷電”電價),電解水制氫成本會接近傳統(tǒng)化石能源制氫。水電解槽:水電解制氫過程的主要裝置。目前,電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽(AE)、質(zhì)子 交換膜水電解槽(PEM)和固體氧化物水電解槽(SOE)。其中,堿性電解槽技術(shù)最為成熟,生產(chǎn)成 本較低,國內(nèi)單臺最大產(chǎn)氣量為1400立方米/小時;質(zhì)子交換膜電解槽流程簡單,能效較高,國內(nèi)單 臺最大產(chǎn)氣量為50立方米/小時,但因使用貴金屬電催化劑等材料,成本偏高;固體氧化物水電解槽 釆用水蒸氣電解,高溫環(huán)境下工作,能效最高,但尚處于實驗室研發(fā)階段。水電解制氫工藝流程圖資料來源:石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院,國信證券經(jīng)濟研究所整理項目堿性電解PEM電解S
47、OEC電解技術(shù)成熟度大規(guī)模應(yīng)用小規(guī)模應(yīng)用尚未商業(yè)化運行溫度70-90C70-80C600-1000C電流密度0.2-0.4A/cm21.0-2.0A/cm21.0-10.0A/cm2單臺裝置制氫規(guī)0.5-1000Nm3/h0.01-500Nm3/h/電解水制氫技術(shù)對比模電解槽能耗4.5-5.5kWh/Nm33.8-5.0kWh/Nm32.6-3.6kWh/Nm3系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率60-75%70-90%85-100%系統(tǒng)壽命已達(dá)10-20年已達(dá)10-20年/啟停速度熱啟停:分鐘級 冷啟停:60分鐘熱啟停:秒級 冷啟停:5分神啟停慢動態(tài)響應(yīng)能力較強強較弱電源質(zhì)量需求穩(wěn)定電源穩(wěn)定或波動電源穩(wěn)定電源負(fù)荷調(diào)
48、節(jié)范圍15-100%額定負(fù)荷0-160%額定負(fù)荷/系統(tǒng)運維有腐蝕液體,后期運維復(fù)雜,運維成 本高無腐蝕性液體,運維簡單,運維 成本低目前以技術(shù)硏究為主,尚無 運維需求占地面積較大較小/電解槽價格2000-3000元/kW(國產(chǎn))6000-8000元/kW(進口)7000-12000元/kW/特點技術(shù)成熟、成本低、易于實現(xiàn)大規(guī)模 應(yīng)用,但實際電能消耗較大、需要穩(wěn) 定電源占地面積小、間歇性電源適應(yīng)性 高、易于實現(xiàn)與可再生能源結(jié)合,但設(shè)備成本較高高溫電解能耗低、可采用非 貴金屬催化劑,但存在電極材 科穩(wěn)定性問題、需要額外加 熱與可再生能源的 結(jié)合適用于穩(wěn)定電源的裝機規(guī)模較大的電 力系統(tǒng)適配波動性較大
49、的可再生能源發(fā) 電系統(tǒng)適用于產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽 的光熱發(fā)電系統(tǒng):中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展2020,國信證券經(jīng)濟研究所整理質(zhì)子交換膜(PEM)電解技術(shù),操作彈性為 5-125,熱啟動時間為秒級,相較于堿性 電解槽可以更好的匹配可再生能源。目前 已經(jīng)初步形成產(chǎn)業(yè)化并在部分地區(qū)建設(shè)示 范應(yīng)用,隨著技術(shù)的進步和成本的下降,預(yù)計最快將在2025-2030年形成規(guī)模化應(yīng)用。堿性電解水技術(shù)憑借成本低,技術(shù)成熟度 高的優(yōu)勢,目前在國內(nèi)是主流路線,預(yù)計 將會長期占據(jù)電解水制氫技術(shù)的主導(dǎo)地位。固體氧化物水電解技術(shù)(SOEC)具有能量 轉(zhuǎn)化效率高且不需要使用貴金屬催化劑等 優(yōu)點,也有望成為未來技術(shù)的發(fā)展方向, 預(yù)計在203
50、0年之后可逐步應(yīng)用于規(guī)模化的 可再生能源制氫。電解槽:堿性電解水技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位:勢銀(TrendBank),國信證券經(jīng)濟研究所整理國內(nèi)的可再生能源制氫項目正在如火如荼地建設(shè)中。據(jù)勢銀(TrendBank)統(tǒng)計,目前國內(nèi)已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項目, 涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。在2020年之前,大型電解水制氫設(shè)備(1000Nm3/h及以上)主要應(yīng)用于多晶硅等 極少數(shù)領(lǐng)域,大工業(yè)領(lǐng)域幾乎沒有涉及;2020年以后,雙碳目標(biāo)的建立對電解水制氫項目在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用起到了極大的推動作用,大 多數(shù)綠氫項目都啟動于2020年之后。在中國,堿性電解水制氫技術(shù)已經(jīng)完成了商業(yè)
51、化進程,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展較為成熟。目前在中國已經(jīng)發(fā)布的最大單槽制氫規(guī)模為1400Nm3/h,電 解槽直流電耗最低可以達(dá)到4.2kWh/Nm。質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)還處于商業(yè)化初期,賽克賽斯和國電投等國內(nèi)企業(yè),都已經(jīng)具備生產(chǎn)制 氫規(guī)模200Nm3/h的PEM電解槽的能力,工業(yè)級PEM電解槽產(chǎn)品的制氫能耗大約在5kWh/Nm3,但產(chǎn)業(yè)鏈仍存在國產(chǎn)化程度不足的問題。首先, 電解槽中的質(zhì)子交換膜較大的依賴國外進口;其次,電解槽使用的催化劑主要由鉑和銥等貴金屬組成,由于全球85左右的銥由南非提供, 這意味著催化劑也極度依賴進口供應(yīng)。這些都可能成為未來制約中國質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的問題。2030年中國電解槽
52、裝機量預(yù)測將超100GW,全國可再生氫總需求達(dá)到770萬噸/年。據(jù)勢銀(TrendBank)統(tǒng)計,2021年中國堿性電解水制氫 設(shè)備的出貨量約350MW,質(zhì)子交換膜電解水制氫設(shè)備的出貨量約5MW。2022年中國電解槽出貨量在800MW左右,在2021年基礎(chǔ)上實現(xiàn)翻番, 2030年中國電解槽裝機量預(yù)測將超100GW,全國可再生氫總需求達(dá)到770萬噸/年。100GW裝機目標(biāo)助力行業(yè)規(guī)?;l(fā)展和可再生氫成本下降。2030年100GW可再生氫裝機目標(biāo)的設(shè)定充分考慮了從現(xiàn)在到2030年氫能產(chǎn)業(yè)鏈 特別是可再生氫成本經(jīng)濟性的變化產(chǎn)生的影響,并反映了可再生氫經(jīng)濟性和成本下降的重要性。未來十年,隨著電解槽規(guī)模
53、擴大至100GW,中國堿性電解槽投資成本將從2020年的每千瓦2000元,降低至2030年的每千瓦1500元。同時,得益于未來可再生電力成本的進 一步降低,平均可再生電力制氫總成本有望下降至每公斤13元,在成本上充分具備與化石能源制氫競爭的能力。 電解槽裝機量預(yù)測電解槽:綠氫項目建設(shè)加快,未來綠氫成本有望下降2021年堿性電解槽出貨量約0.35GW,PEM出貨量約0.005GW2022年出貨量0.8GW2030年裝機量100GW(2000億市場)序號企業(yè)簡稱原先所屬行業(yè)產(chǎn)品單槽制氫規(guī)模(Nm3/h)1隆基氫能光伏堿性電解槽10002蘇州競立裝備制造堿性電解槽13003吉道能源裝備制造堿性電解槽
54、13504凱豪達(dá)房地產(chǎn)堿性電解槽10005奧揚科技?xì)馄繅A性電解槽12006希倍優(yōu)氫能氫能堿性電解槽14007遠(yuǎn)景能源風(fēng)電堿性電解槽/8明陽智能風(fēng)電9億利潔能能源堿性電解槽10華電重工工程堿性電解槽120011國富氫能氫能堿性電解槽100012寶武重工鋼鐵堿性電解槽3013國電投氫能科技電力PEM電解槽5014陽光氫能光伏PEM電解槽5013上海治臻燃料電池PEM電解槽5014中石化石油煉化PEM電解槽30:勢銀(TrendBank),國信證券經(jīng)濟研究所整理從光伏、風(fēng)電、電力、鋼鐵、石化、燃料電池、房地產(chǎn)行業(yè)跨界入局的企業(yè)較多,環(huán)保、焦化、水利、煤化工、海洋裝備、氣體、汽車等 行業(yè)企業(yè)也在布局。
55、除電解槽生產(chǎn)制造外,相關(guān)零部件如電極涂層,氣體擴散層,雙極板、隔膜等相關(guān)研發(fā)制造企業(yè)也在逐漸增多。從企 業(yè)發(fā)布的產(chǎn)品來看,布局堿性電解水制氫技術(shù)的企業(yè)數(shù)量要比布局PEM電解水制氫技術(shù)的企業(yè)數(shù)量更多,發(fā)布的電解水制氫設(shè)備的單槽制 氫規(guī)模越來越大。電解槽裝備企業(yè)數(shù)量從2020年約10家迅速上升到超百家。上市公司有:隆基股份、明陽智能、華電重工、億利潔能等。部分主要電解槽企業(yè)及產(chǎn)品電解槽:堿性電解水技術(shù)企業(yè)較多,單槽規(guī)模較大部分主要電解槽企業(yè)及產(chǎn)能:勢銀(TrendBank),國信證券經(jīng)濟研究所整理據(jù)勢銀統(tǒng)計,2022年堿性電解槽企業(yè)已披露產(chǎn)能接近11GW。電解槽:堿性電解水技術(shù)企業(yè)較多,單槽規(guī)模較
56、大氫能有三種儲存方式:目前,主要儲氫方式有三種,分別是氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫。從技術(shù) 發(fā)展方向來看,高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)比較成熟,目前是國內(nèi)主推的儲氫技術(shù);有機物液體儲氫技術(shù)具有 獨一無二的安全性和運輸便利性,但該技術(shù)尚有較多技術(shù)難題,未來看會極具應(yīng)用前景;固態(tài)儲氫應(yīng) 用在燃料電池汽車上優(yōu)點十分明顯,但現(xiàn)在技術(shù)還有待突破。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布2019版白皮書預(yù)測:我國氫能儲運將按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的方向 發(fā)展,由此逐步提高氫氣儲存和運輸?shù)哪芰?。氫能市場滲入前期,高壓氣態(tài)運輸?shù)霓D(zhuǎn)換成本較低,更 具性價比;氫能市場發(fā)展到中期(2030年),將以氣態(tài)和低溫液態(tài)為主;遠(yuǎn)期(2050年)來看,完備 的氫能管網(wǎng)也將建成,同時出臺固態(tài)、有機液態(tài)等儲運標(biāo)準(zhǔn)及管道輸配標(biāo)準(zhǔn)作為配套。氫能儲運發(fā)展空間
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