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2021年我国氢能产业链上下游分析:以化石能源制氢技术为主 产业具备长期发展潜力

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

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

数据来源:观研天下数据中心整理

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

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

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

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

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

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

 

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