氢能是一种清洁高效的二次能源,燃烧过程无碳排放,具有无污染、热值高、安全性好等特点。氢能产业链上游包括制氢、储氢运氢环节,中游主要为燃料电池动力系统,下游为应用领域,包括交通、军用、航天等。
一、氢能产业链上游
1.制氢
氢能产业链上游包括制氢、储氢、运氢。制氢技术包括化石原料制氢、工业副产、电解水制氢。目前我国氢气主要来源于化石能源制氢,其中煤制氢产量达到2124吨,占我国氢能产量的63.54%,天然气制氢产量为460万吨,占我国氢能产量的14%,而电解水制氢产量仅约为50万吨。
2019年我国氢气来源
数据来源:观研天下数据中心整理
化石能源制氢过程碳排放巨大,而在工业副产物中提取氢气既可减少碳排,又可以提高资源利用率与经济效益,因此工业副产氢亟待有效利用。目前我国排空的工业副产氢产量约为450万吨,其中PDH以及乙烷裂解副产氢约为30万吨,主要分布在华东及沿海地区;氯碱副产氢约为33万吨,主要分布在新疆、山东、内蒙古、上海、河北等省市;焦炉煤气副产氢约为271万吨,主要分布在华北、华中地区;合成氨醇等副产氢约为118万吨,主要分布在山东、陕西、河南等省份。
我国工业副产氢概况
类别 | 副产氢产量(万吨) | 氢气出厂价格(元/kg) | 可供公交车数量(万辆) |
焦炉煤气 | 271 | 9.3-14.9 | 58.9 |
氯碱化工 | 33 | 13.4-20.2 | 7.1 |
烷烃脱氢 | 30 | 14-20.2 | 6.5 |
合成氨 | 118 | 14.6-22.4 | 25.6 |
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2.储氢运氢
氢储存的方式有高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。目前高压气态储运氢技术相对成熟,是我国现阶段主要的储运方式。当运输距离为50km时,高压气态运氢运输成本为3.6元/kg,随着距离的增加长管拖车运输成本大幅上升,当运输距离为500km时,氢气的运输成本达到29.4元/kg。因此,长管拖车只适合短距离运输(小于200km)。
不同氢储运方式比较
技术路线 | 优势 | 劣势 | 规模(立方米/小时) | 碳排放(kgCO2/kgH2) | |
化石原料制 | 煤气化 | 产量高,成本低,技术 | 工艺流程长,碳排放量 | 5000~500000 | 25~30 |
天然气重整 | 1000~100000 | 10~12 | |||
工业副产氢 | 焦炉煤气 | 相比煤制氢初次投资更小,能耗更低 | 建设地点受制于原料供应 | 5000~100000 | <5 |
氯碱副产氧 | 2000~100000 | ||||
烷烃脱氢 | 2000~10000 | ||||
合成氨醇 | 50~10000 | ||||
电解水制 | 常规电 | 设备简单,运行稳定 | 能耗高,制氢成本 | 10~2000 | 25~30 |
可再生电 | 可再生能源丰富,可显著降低成本 | 不稳定性带来的频繁启停、负荷变动问 | ~0 |
资料来源:观研天下整理
不同输氢方式在不同运输距离下的成本对比
数据来源:观研天下数据中心整理
3.加氢站
加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施。我国加氢站建设进度逐步加快,截止2020年底,加氢站建成128座。其中建成的加氢站已投入运营101座,待运营17座,投用比例超过85%。此外,我国在建/拟建的加氢站数量达到为167座。
截至2020年12月底我国加氢站建设情况
数据来源:观研天下数据中心整理
二、氢能产业链中游
在政策的支持下,我国氢燃料电池汽车年产量和保有量快速增长。数据显示,我国氢燃料电池汽车年产量由2016年的629辆增长至2019年的3018辆,2020年受疫情影响,产量有所下降,为1199辆。
2016-2020年我国氢燃料电池汽车年产量及增速
数据来源:观研天下数据中心整理
2019年,我国氢燃料电池汽车保有量为6175辆,较上年同比增长79.6%;2020年,我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆,较上年同比增长19.1%。随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆核心零部件国产化,在2025年燃料电池汽车保有量或达到5-10万辆。
2016-2020年我国氢燃料电池汽车保有量及增速
数据来源:观研天下数据中心整理
三、氢能产业链下游
在2030年碳达峰愿景下,我国氢气的年需求量预期达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%;可再生氢产量约为500万吨,部署电解槽装机约80GW。在2060年碳中和愿景下,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%。其中,工业领域用氢占比仍然最大,约7,794万吨,占氢总需求量60%;交通运输领域用氢4051万吨,建筑领域用氢585万吨,发电与电网平衡用氢600万吨。
2060年我国氢气各领域用量展望
数据来源:中国氢能联盟、观研天下数据中心整理(zlj)
相关行业分析报告参考《2021年中国氢能源行业分析报告-产业竞争现状与发展规划研究》
行业分析报告是决策者了解行业信息、掌握行业现状、判断行业趋势的重要参考依据。随着国内外经济形势调整,未来我国各行业的发展都将进入新阶段,决策和判断也需要更加谨慎。在信息时代中谁掌握更多的行业信息,谁将在未来竞争和发展中处于更有利的位置。
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