氢能源行业专题研究:氢能行业供应端全面梳理

氢能是 21 世纪的理想能源。氢能作为一种可再生的二次能源,来源丰富,质量能量密度高,热值达到 143MJ/kg,使用过程环境友好,无碳排放,被标榜为 21 世纪的理想能源,被多个国家提升至国家战略高度,也将成为我国双碳目标实现的重要途径。根据《中国氢能及燃料电池产业白皮书》,到 2050 年氢能在我国能源体系占比中将提升至 10%,产业规模将达到 10 万亿元以上,未来发展空间广阔。国内制氢拥有产业基础,政策支持不断,从中央到地方的发展规划及补贴政策陆续出台,五个示范城市群获批落地,行业或将进入发展快车道。

氢能是 21 世纪的理想能源。氢能作为一种可再生的二次能源,来源丰富,质量能量密度高,热值达到 143MJ/kg,使用过程环境友好,无碳排放,被标榜为 21 世纪的理想能源,被多个国家提升至国家战略高度,也将成为我国双碳目标实现的重要途径。根据《中国氢能及燃料电池产业白皮书》,到 2050 年氢能在我国能源体系占比中将提升至 10%,产业规模将达到 10 万亿元以上,未来发展空间广阔。国内制氢拥有产业基础,政策支持不断,从中央到地方的发展规划及补贴政策陆续出台,五个示范城市群获批落地,行业或将进入发展快车道。

制氢:可再生能源制氢将是未来发展主流。按照制取过程中的碳排放强度,氢气被分为灰氢、蓝氢和绿氢,当前国内制氢规模有限,灰氢占比高,加装 CCS 技术后,碳排放可减少 90%以上,但关键技术有待突破,而绿氢技术也有待发展。化石燃料制氢主要包括煤制氢和天然气制氢,制氢技术成熟,制氢成本低,但碳排放较高,结合 CCS 技术后成本明显增加,煤制氢成本上升至 12-24 元/千克。工业副产氢主要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨合成甲醇等工业的副产氢气,其中焦炉煤气制氢成本最低,综合成本为 9.13-14.63 元/千克。电解水制氢主要包括碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水,碱性电解水目前更具经济性(电价 0.3 元/千瓦时对应制氢成本约为21.6 元/千克),质子交换膜电解水将是未来主流方向,总体效率更高,动态响应速度更快,可与风电光伏等可再生能源结合,但由于质子交换膜、催化剂等技术国内有待突破,成本依然较高(电价 0.3 元/千瓦时对应制氢成本约为 31.7 元/千克)。

储运加:氢气储运难度大,是制约氢能应用的关键环节。储存方面,由于氢气密度小,易泄露,还存在氢脆和氢腐蚀的问题,对储存容器要求极高,储运难度较大,目前主流的储氢技术包括高压气态储氢、低温液化储氢等。高压气态储氢是最常见的方式,主要使用高压压缩的方式将氢气储存在各种型号的储氢瓶中,但储氢密度低,未来仍需要向轻量化、高压化、低成本、质量稳定等方向发展。低温液化储氢需要将氢气液化后存放在绝热容器中,储氢密度高,但液化能耗高,应用范围较小。运输方面,国内普遍采用高压气态长管拖车进行运输,其压缩能耗低,但运输密度小,在一定范围内具有经济性;氢气管网输氢运输范围大,输氢成本随运能的提升而降低,但是初始建设投资成本高。加氢站方面,国内加氢站建设与开发起步相对较晚,技术相对不够完善,核心设备仍然依赖进口,造成加氢站建设成本较高,氢能及燃料电池在中央和各地政府的大力推广之下,国内加氢站建设需求量激增,其建设进程随着中石化、中石油等能源央企的入局持续加速。

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