氢能源行业深度报告:寻找双碳战略下制氢供给格局演变逻辑

目前国内的主流制氢工艺模式有工业副产氢、煤气化、天然气制氢、甲醇制氢、水电解等五种方式。

目前国内的主流制氢工艺模式有工业副产氢、煤气化、天然气制氢、甲醇制氢、水电解等五种方式。本报告将从资源、成本、碳排放约束、技术等四方面入手,对上述五种制氢方式进行研究,分析制氢供给格局演变:短期煤气化制氢有优势,长期 PEM 制氢空间大。

从资源端看,国内煤制氢、电解水制氢拥有资源优势;焦炉煤气制氢面临焦炭供给下降、原料气减少的影响;国内天然气进口依赖度高,制氢面临原料供给紧张;甲醇作为二次能源,制氢将面临下游其他行业对资源挤占。

从制造成本模拟来看,国内煤气化制氢成本最低,在其他制氢模式上部分拥有资源(天然气、甲醇、工业电价)价格优势的地区制氢成本较低。2022 年以来受炼焦煤、天然气、甲醇价格上涨的影响,相关链条制氢成本均有一定程度上涨。从投资强度来看,焦炉煤气副产氢和甲醇制氢最低,天然气制氢次之,电解水制氢最高。

从碳排放约束来看,煤气化制氢碳排放强度最高,如按照 2022 年 4月的平均碳价,煤气化制氢成本增加 0.12 元/m3;但煤气化制氢也具备实现更经济 CCS 的潜力;如采用煤制氢+CCS 技术,成本增加 0.7 元/m3-0.8 元/m3。甲醇制氢碳排放次之。焦炉煤气和天然气制氢碳排放整体接近,较低。

如考虑煤气化制氢+CCS 模式,则与国内部分地区天然气制氢成本接近;未来外购电力价格下降,或采用离网可再生能源自发电模式,电解水制氢成本将与煤气化制氢+CCS 成本接近。

碱性电解制氢未来的降本空间主要来自于电价和能耗降低。如到2035 年可再生能源上网电价 0.2 元/kw.h 和 2050 年可再生能源上网电价 0.13元/kw.h,碱性电解水制氢的平均降本空间在 24%和 36%。到 2025 年随着电解能耗效率提升,降本空间约 24%;相关折旧减少带来的降本幅度 1-2%。

PEM 电解制氢未来的降本空间主要来自于电价和能耗降低、寿命延长、设备折旧降低,以及规模效率。到 2035 年和 2050 年 PEM 电解水制氢的平均降本空间在 22%和 31%。到 2025 年 PEM 电解能耗效率提升,PEM电解水制氢降本空间约 24%;折旧下降幅度约 6-8%;电堆寿命提升,预计带来折旧成本降低 30%-40%。同时更大的降本空间来自于规模效率。

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