氫能,氫和氧進行化學反應(yīng)釋放出的化學能,是一種二次清潔能源,被譽為“21世紀終極能源”,也是在碳達峰、碳中和的大背景下,加速開發(fā)利用的一種清潔能源。
氫能,氫和氧進行化學反應(yīng)釋放出的化學能,是一種二次清潔能源,被譽為“21世紀終極能源”,也是在碳達峰、碳中和的大背景下,加速開發(fā)利用的一種清潔能源。氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn),是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,是二次能源。氫能在21世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的能源,氫的制取、儲存、運輸、應(yīng)用技術(shù)也將成為21世紀備受關(guān)注的焦點。氫具有燃燒熱值高的特點,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水,是世界上最干凈的能源。資源豐富,可持續(xù)發(fā)展。
氫氣目前主要有三種主流制取路徑:以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫,以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫,以及電解水制氫。我國氫能的生產(chǎn)利用已較為廣泛,制成的氫氣主要應(yīng)用在工業(yè)原料或生產(chǎn)供熱中。此外還有其它制氫方式,包括生物質(zhì)制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等,但仍然處于試驗和開發(fā)階段,尚未形成工業(yè)化應(yīng)用。
全球能源供應(yīng)體系結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分組成:石油:石油是全球能源供應(yīng)的最主要組成部分之一,約占全球能源消費總量的33%。石油主要用于交通運輸、化工等領(lǐng)域。天然氣:天然氣是全球第二大能源來源,其消費量約占全球能源消費總量的24%。天然氣主要用于電力和供暖等領(lǐng)域。煤炭:煤炭是全球第三大能源來源,其消費量約占全球能源消費總量的27%。煤炭主要用于電力和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。核能:核能是一種清潔能源,其消費量約占全球能源消費總量的4%。核能主要用于電力生產(chǎn)等領(lǐng)域??稍偕茉矗嚎稍偕茉窗ㄌ柲堋L能、水能等,其消費量約占全球能源消費總量的9%??稍偕茉词俏磥砟茉窗l(fā)展的重要方向,也是各國政府積極推廣的能源類型。
以上幾個部分構(gòu)成了全球能源供應(yīng)體系的主要結(jié)構(gòu),不同的能源來源在不同領(lǐng)域中發(fā)揮著不同作用。隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展,全球能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)也在不斷變化和調(diào)整,但石油、天然氣和煤炭仍然占據(jù)著能源供應(yīng)體系的主導(dǎo)地位。
我國對于氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)扶持政策密集出臺,加速氫能產(chǎn)業(yè)化進程。國內(nèi)現(xiàn)階段氫氣主要由化石能源制氫或副產(chǎn)氫獲得,為實現(xiàn)碳減排和化石能源替代的目標,后續(xù)主要有兩種發(fā)展路徑,一是發(fā)展藍氫,二是發(fā)展綠氫,這些路徑各有各的優(yōu)缺點。
國內(nèi)現(xiàn)階段氫氣主要由化石能源制氫或副產(chǎn)氫獲得,為實現(xiàn)碳減排和化石能源替代的目標,后續(xù)主要有兩種發(fā)展路徑:一是發(fā)展藍氫,即在灰氫制作過程中結(jié)合CCUS降低碳排放,但化石能源制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫最多只能降低80%碳排放,更多是向綠氫轉(zhuǎn)變中的過渡階段;二是發(fā)展綠氫,即待可再生能源占比提升電價成本下降后,全面推廣電解水制氫。
化石能源制氫以煤制氫和天然氣制氫兩種主要制氫方式為代表,是國內(nèi)最主流的制氫方式。煤制氫技術(shù)路線穩(wěn)定高效,制備工藝成熟,也是成本最低的制氫方式。經(jīng)測算,在原料煤價格在800元/t時,制氫成本約為12.64元/kg。
天然氣制氫為國外主流應(yīng)用,國內(nèi)天然氣制氫經(jīng)濟性低于海外。其中,蒸汽重整制氫較為成熟。經(jīng)測算,在天然氣價格為0.838元/m3時,天然氣制氫的成本約為12.83元/kg,天然氣原料成本占據(jù)總成本的70%以上。中國天然氣資源供給有限且含硫量高,預(yù)處理復(fù)雜,制氫經(jīng)濟性遠低于國外。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國氫能行業(yè)深度分析及發(fā)展研究報告》顯示:
工業(yè)副產(chǎn)氫為生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時所得氫氣,主要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等工業(yè)副產(chǎn)氫。目前我國排空的工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)量約為450萬t。其中,PDH及乙烷裂解副產(chǎn)氫約為30萬t,氯堿副產(chǎn)氫約為33萬t,焦爐煤氣副產(chǎn)氫約為271萬t,合成氨醇等副產(chǎn)氫約為118萬t。國內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)氫呈現(xiàn)向下游利用發(fā)展的趨勢,實現(xiàn)下游產(chǎn)品多元化。
電解水制氫成本主要包括設(shè)備成本、能源成本(電力)、原料費用(水)及其它運營費用等。能源成本即電力成本占比最大,一般為40%~80%。設(shè)備成本包括以下幾個方面:電解槽(電解電堆)是電解水制氫系統(tǒng)的核心部分,成本占比約40%~50%,包含電池、PTL、雙極板、端板和其它小部件,其中最核心的部分為膜電極組件。
系統(tǒng)輔機包括整流器、水凈化單元、氫氣處理(壓縮和存儲)和冷卻組件,成本占比約50%~60%。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2021年上半年,中國累計建成146座加氫站(不含3座已拆除加氫站),其中已投運加氫站136座,已建成待投運加氫站10座,在建加氫站71座,規(guī)劃建設(shè)加氫站117座。從歷史數(shù)據(jù)來看,2016-2020年,我國建成加氫站數(shù)量迎來快速增長階段。2016-2019年建成的加氫站數(shù)量均呈現(xiàn)翻倍增長態(tài)勢,2020年我國新建成加氫站51座,2021年上半年建成加氫站20座。通過山東、河北等地區(qū)的“氫進萬家”及2022年北京冬奧會等項目的帶動,加氫站布局速度加快,同時,其它非氫燃料電池汽車城市群示范的省市亦開始布局加氫站基礎(chǔ)設(shè)施,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速。
2021年,氫燃料電池車的發(fā)展速度正在加碼,制氫、加氫站等配套設(shè)施也不甘落后。據(jù)不完全統(tǒng)計,2021年,全國涉及氫能招標項目共有51個。其中氫燃料電池車招標項目有40個,累計預(yù)算金額高達13.633億,其中還有6個項目未明確招標金額;其他氫能招標項目共11個。是給燃料電池汽車提供氫氣的燃氣站。加氫站是給燃料電池汽車提供氫氣的燃氣站。到2030年,氫能產(chǎn)業(yè)將成為我國新的經(jīng)濟增長點和新能源戰(zhàn)略的重要組成部分,產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將突破10000億元;加氫站數(shù)量達到1000座,燃料電池車輛保有量達到200萬輛,高壓氫氣長輸管道建設(shè)里程達到3000km,氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)標準體系完善程度迫近發(fā)達國家水平,氫能與燃料電池檢驗檢測技術(shù)發(fā)展及服務(wù)平臺建設(shè)形成對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效支撐。
新疆自治區(qū)發(fā)展改革委印發(fā)《自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動方案(2023—2025年)》,旨在貫徹落實國家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》,加快推進新疆融入國內(nèi)國際氫能布局,推動新疆氫能全產(chǎn)業(yè)鏈集聚發(fā)展。《行動方案》提出,2023年,建設(shè)2—3個氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū),可再生能源制氫量突破2萬噸/年,推廣氫燃料電池車突破50輛。到2025年,推動建立集綠氫制、儲、運、加、用為一體的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系。建設(shè)一批氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū),可再生能源制氫量達到10萬噸/年,推廣氫燃料電池車1500輛以上。
我國2022年3月也發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》,提出到2025年使可再生能源制氫量達到10至20萬噸/年,2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系,2035年形成氫能多元應(yīng)用生態(tài),可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升等目標。
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2023-2028年中國氫能行業(yè)深度分析及發(fā)展研究報告
全球能源供應(yīng)體系結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分組成:1.石油:石油是全球能源供應(yīng)的最主要組成部分之一,約占全球能源消費總量的33%。石油主要用于交通運輸、化工等領(lǐng)域。2.天然氣:天然氣是全球第二...
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