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21 世纪的终极能源电解水制氢是未来制氢的主流路线氢能源产业规划-天天快资讯

2023-06-09 07:08:21 来源：中研网

氢能清洁低碳、热值高、来源多样、储运灵活，有望成为 21 世纪的“终极能源”。氢能是指以氢及其同位素为主体的反应中或氢状态变化过程中所释放的能量。

【资料图】

与其他燃料不同，氢能可以利用化石燃料生产，也可以利用可再生能源来进行生产，其燃烧仅生成水，不会产生污染环境的物质，而且燃烧产生的热值较高，能通过能源载体和循环碳经济可以实现可持续的氢利用。

根据氢能生产来源和生产过程中的碳排放情况，可将氢分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢是指通过化石燃料燃烧产生的氢气。

蓝氢是指在制氢过程中增加 CCUS(Carbon Capture， Utilization and Storage)碳捕捉、利用与储存技术产生的氢气。绿氢是利用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源制备出的氢气，制氢过程完全没有碳排放。

目前氢能主要以灰氢方式制取，绿氢占比有望快速提升。目前的氢气主要是灰氢，约占全球氢气产量的 95%，灰氢在制备过程中会排放较多的二氧化碳。绿氢在制备过程中完全零排放且可以与可再生能源耦合，未来占比有望不断提高，逐步取代灰氢。

我国最大绿电制氢项目开工建设

近日中国石化发布消息，我国最大的绿电制氢项目——内蒙古鄂尔多斯市乌审旗风光融合绿氢化工示范项目正式启动。

项目利用鄂尔多斯地区丰富的太阳能和风能资源发电直接制氢，这种利用可再生能源制得没有碳排放的氢气被称为绿氢。项目投产后，每年可制取绿氢达3万吨。

项目产出的绿氢和绿氧将由管道输送至煤炭深加工项目，替代现有煤制氢，推动煤化工产品的洁净低碳化。项目建成后，每年可减少二氧化碳排放量约143万吨，相当于植树82.5万棵。

目前，我国已成为世界最大的制氢国，但大部分来自化石能源制氢。《氢能产业发展中长期规划》提出，到2025年，我国可再生能源制氢量将达到每年10万至20万吨，每年实现二氧化碳减排100万至200万吨。

煤化工产业潜力巨大、大有前途，要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，把加强科技创新作为最紧迫任务，加快关键核心技术攻关，积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。这为现代煤化工产业发展指明了方向。“

双碳”目标下，站在维护国家能源安全的角度出发，需要摘下“有色眼镜”，抛开对煤化工的成见，明确煤化工战略定位，结合各地资源禀赋和环境容量，科学有序发展现代煤化工产业，积极构建现代煤化工生态化产业体系。

推进现代煤化工发展，环境制约仍是首要因素。在能耗双控和“双碳”目标下，节水和减碳工作还需进一步加强。据测算，2020年现代煤化工产业二氧化碳排放总量约3.2亿吨，占石化化工排碳量的22.5%。

应积极探索煤化工与新能源耦合发展新路径，鼓励发展煤炭、煤制油、煤化工、新能源结合的一体化、规模化发展的综合能源项目，优先配置煤炭和新能源资源，提升抗风险能力，打造能效高、碳排少、水耗低、效益好的煤炭清洁高效利用样板工程，尤其在节水和减碳上要持续发力。

推进现代煤化工发展，差异化竞争是突破口。与石油化工项目相比，煤化工尚不具备规模化、基地化的优势，产品深加工不足、同质化现象比较明显，且同类产品单位产能投资目前明显高于炼化项目投资，在国际油价较低时不具备成本优势。

应积极推动煤化一体化发展，通过大基地建设，推进现代煤化工补链延链强链，提高能源转化效率。

并根据煤炭结构组成特性，开发特色高端产品，比如煤基特种油品、煤基生物可降解材料、煤基高等级碳素材料等。

根据中研普华研究院《2023年版氢能源产业规划专项研究报告》显示：

氢能制备方式多种多样，绿氢主要通过电解水制氢。目前全球制氢主要技术方式有煤制氢、天然气制氢、工业富产氢等。

从全球来看，天然气制氢占据主要位置，2021 年份额达 62%，煤制氢占 19%，工业副产氢占比 18%，而电解水制氢仅占 0.04%。

从国内看，煤制氢是我国主要的制氢来源，2021 年份额占制氢总量的 64%，工业副产氢占比 21%，天然气制氢占比 14%，而电解水制氢仅占 1.52%。

煤制氢技术较为成熟、产量大且分布广、排碳量大，吨煤制氢 0.11~0.13 吨。天然气制氢耗水量小，氢气产率高，蒸汽重整制氢较为成熟，排碳量大，吨天然气制氢 0.23 吨。

工业副产氢是指在生产化工产品的同时得到氢气，主要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等副产工艺。由于其显著的减排效果和较高的经济性优势，吨焦炭制氢 0.017 吨。

电解水制氢主要工艺路线为碱性电解、PEM 电解和 SOEC 电解。其中碱性电解槽技术最为成熟，生产成本较低;PEM 电解水流程简单、能耗较高，启停速度快能较好配合风光的波动性，已经实现初步商用。

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，煤制氢成本普遍在 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。

工业副产氢具有经济优势和减少碳排放优势，但是排放过程中含有腐蚀性气体会造成一定环境污染，制氢成本约为 11.2-16.8 元/kg。

电解水制氢成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右，相比化石能源制氢和副产氢成本较高，主要系消耗电量较大，但整个工艺过程简单无污染。生物制氢原材料成本低，但是氢含量较低，目前应用较少。

现阶段电解水制氢成本较高主要是由于电解槽设备成本较高以及电费较高。未来随着技术进步，电解槽成本有望进一步下降，同时伴随风能，太阳能发电技术的不断提升，未来电费有望进一步下降。

综合来看，电解水制氢是未来制氢的主流路线。

全球多地出台政策助力氢能产业的发展，绿氢市场认可度逐步提高。世界各国为了更好应对气候变化以及实现能源结构转型，愈加重视氢能产业的发展，不断出台各项政策引领产业发展，加大政府扶持力度，降低制氢成本。

根据国际能源署数据显示，自 2021 年 2 月以来，全球启动了超 131 个大型氢能开发项目，并预计 2030 年全球氢能领域投资总额将达 5000 亿美元。

尽管各国都在加快部署氢能产业，但布局方式略有不同。中国、欧洲、美国等地已经将绿氢纳入国家氢能发展战略中，未来发展前景可期。

氢能是一种公认的清洁能源，具有重量轻、储量丰富、燃烧性能好等特点，可应用在众多领域。交通，正是其最重要的应用场景之一。

近年来，国内氢能源车产业稳步发展，创新成果不断涌现。国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》指出，要“有序推进氢能在交通领域的示范应用”，并提出到2025年，“燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站”的发展目标。

相信在不久的将来，目前还很小众的氢能源车就会走进千家万户，为人们的交通出行再添一种绿色选择。

随着技术的发展和低碳理念的普及，新能源车已成为市场宠儿。截至2022年底，中国新能源汽车保有量已达1310万辆。但其中，绝大部分是纯电动汽车，而氢能源车保有量刚刚突破1万辆。

如果说，新能源汽车正成为百姓日渐熟悉的伙伴，氢能源车则算得上是其中的“生面孔”。但近年来，这副“生面孔”的发展前景却被广泛看好。

2022年，在北京冬奥会期间，氢燃料电池汽车为服务赛事开展示范运营，成为国内氢能源车发展的一个高光时刻。如今，在北京、上海、广州等地，氢能源车都在加速推广落地。

由工业和信息化部指导发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提到，预计到2035年，燃料电池汽车保有量达到100万辆左右，商用车将实现氢动力转型。

《2023年版氢能源产业规划专项研究报告》由中研普华研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

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