目前行业中有三种主要氢气制取途径,以制作过程中碳排放量可以划分为:灰氢:以化石能源煤炭、天然气重整制氢或者焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢等工业 副产气制氢为主要制氢方式方式;蓝氢:在制作灰氢的过程中结合碳捕捉、利用及封存技术(CCUS)减少二氧化碳排放;绿氢:通过可再生能源电解水制取的氢气,在制取的过程中几乎没有碳排放。
工业副产氢所产出的灰氢,是我国主要氢气来源之一,随着氢能产业的发展,工业副产氢在氢能产业初级及中期的氢源供给中越来越占据主要地位。工业副产氢成本低廉,对氢能产业链的协同发展起促进作用,但另一方面,在“3060”的大背景下,工业副产氢只能作为短期过渡方案,要尽快转向可再生能源制氢赛道。
工业副产氢打通氢能产业链
碳达峰碳中和目标下,绿氢将是氢能产业未来重要的发展方向,但当前,由于可再生能源资源禀赋与终端用能需求空间分布不匹配,能源用氢政策不能“一刀切”,绿氢的发展要循序渐进。
我国是全球最大的工业副产氢国家,因此工业副产氢在氢气供应方面有着得天独厚的优势。同时,与可再生能源电解水产业资源丰富的西北地区相比,工业副产氢可覆盖京津冀、长三角和广东地区,与氢能应用先发地区匹配。
从能源结构看,全球有21%的氢气来自工业副产氢,当前中国氢能源结构为煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%,工业副产占18%,电解水制氢仅占1%。
氢能产业链包括制储加运几个环节,氢能的终端价格也与这些环节有关,其中如何获得价格低廉的氢气、以经济安全的方式储运、终端使用规模化以及低成本制造,是决定氢能源产业应用规模提升的关键。
各种工业副产氢方式的成本
当前绿氢成本依旧很高,工业副产氢利用焦炉煤气、炼厂气和氯碱化工尾气等气体生产氢气,资源丰富,价格低廉,在现阶段适合推广。
焦化副产氢
焦炉煤气是指焦煤在炼焦过程中,煤炭在炉中经过高温干馏后,产生焦油和焦炭的同时,伴生的一种可燃性气体。当前焦炉煤气直接提氢投资较低,相比使用天然气和煤制氢更具成本优势,是大规模生产低成本廉价氢气的有效途径。但需要指出的是,焦炉煤气资源分布相对集中,与我国煤炭、焦化行业高度重合,基本分布在西北、华北地区,距离长三角、大湾区等经济活跃区较远,远距离运氢成本较高,所以只能满足当地用氢需求,无法扩展全国。
氯碱化工副产氢
氯碱工业是我国的基础工业,目前我国是世界上烧碱产能最大的国家,占全球产能的40%,每年氯碱工业副产氢气稳定在70万吨以上。氯碱工业以饱和氯化钠溶液为原料,将其通入电解槽中进行电解,生产烧碱、氯气和氢气等基础工业原料。
丙烷脱氢副产氢
丙烷脱氢产业与氢能产业负荷中心有很好的重叠,丙烷脱氢装置副产氢接近氢能负荷中心,可有效降低氢气运输费用,而且该产业副产氢容易净化,回收成本低,因此丙烷脱氢装置副产氢是氢能产业良好的低成本氢气来源。
工业副产氢虽然属于灰氢,但相较于化石燃料制氢,它既能提高资源利用效率和经济效益,又能在一定程度上降低大气污染,不过从长远来看,想要达到碳达峰、碳中和的目标,最终需要发展绿氢。
作为全球最大的氢能生产国和消费国,我国生产的氢气大部分为灰氢,可再生能源制氢产比较低。产业链不完善是限制绿氢发展的重要因素。
《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》指出,我国的焦炉煤气、氯碱化工、合成氨及合成甲醇、丙烷脱氢等工业每年能够提供百万吨级的氢气供应,可在氢能产业发展初期提供低成本、分布式氢源。
也为绿氢后续的产业布局提供基础,自《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》发布以来,各地加快了绿氢产业布局,2023年6月,世界经济论坛(WEF)发布《中国绿氢发展路线图》,绘制了助力中国实现2030年绿氢发展目标的路径。
各地也相继开始绿氢产业布局。
2022年11月,吉林省人民政府接连发布三份氢能相关政策文件:吉林省新能源产业高质量发展战略规划(2022-2030年)的通知、《吉林省支持氢能产业发展若干政策措施(试行)》及《“氢动吉林”行动实施方案》。在《“氢动吉林”行动实施方案》中,公布了57个项目清单,其中绿氢&绿氨&绿甲醇项目等化工项目合计17个。
内蒙古印发了《内蒙古自治区“十四五”氢能发展规划》,《促进氢能产业高质量发展的意见》,《风光制氢一体化示范项目实施细则》等。今年,内蒙古地区已批复30多个绿氢示范项目,是国内规划建设绿氢示范项目最多的省(区),预计到年底,内蒙古将形成10万吨绿氢产能,至2025年,年产能将达到52万。
我国应充分利用工业副产氢快速壮大市场规模,工业副产氢应结合地域资源特点,与多种氢源齐头并进,加速绿氢产业发展。
今年上半年,内蒙古签约落地及开工的绿氢项目多达30多个。内蒙古利用其丰富的风光自然资源,开发风光储氢一体化项目,利用可再生能源实现地区能源结构转型。
氢能观察捕捉绿氢发展焦点,举办“2023第三届中国绿氢与应用发展论坛”。邀请行业内专家学者、氢能行业业主方、制氢供应商、政府合作单位等,以内蒙古鄂尔多斯为落脚点,共同探讨我国绿氢产业发展情况。
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