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氢能源行业专题报告:绿氢消纳及驱动力探讨

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 620 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  一、绿氢放量高增趋势已成,新增绿氢消纳问题逐步凸显

  1.1规划和招标逐步落地,绿氢放量高增已成趋势

  绿氢项目数量高增,已立项产能合计约达到270万吨。当前已投产的项目规模达到4.9万吨,其中位于新疆库车的国内最大光伏制氢示范项目于2023年8月30日全面投产,我国首个万吨级绿氢炼化示范项目正式落地,绿氢工业化规模应用逐步开启,电解槽进入规模化验证时代。绿氢项目规划持续高增,近两年已立项的绿氢项目合计约达到270万吨,放量高增已成趋势。

  绿氢政策规划量高增,2025年各地合计达100万吨。自国家层面发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》后,各地积极规划可再生能源制氢(绿氢),根据各地政府发布的相应氢能政策规划,绿氢产能合计规划量到2025/2030/2035年已达100/100/250万吨。

  当前国内政策规划地区全部集中于风光资源较为丰富的三北地区,其中内蒙古2025年规划量达到50万吨/年,占比达到当年加总规划的一半,是全国绿氢推广重点区域。

  绿氢规划量带动电解槽装机量高增,2025年预计在中性/乐观情况下达到19/28GW。绿氢将采用电解槽电解水制取氢气,绿氢规划量的高增将带动相应设备的需求。以电解槽匹配光伏制氢为例测算,乐观情况以及中性情况下,在对应100万吨绿氢规划总量分别可装电解槽28GW和19GW。预计在未来技术迭代和成本逐步下降的情况下,2025年后电解水制氢设备及绿氢市场将持续加速。测算假设与过程如下:

  以1000标方/小时碱性电解槽为例测算,基于电解槽不同的年运营小时数,绿氢生产规划量对应的电解槽装机规模将有所区别,当电解水制氢的电来自于光伏时,根据光伏年发电小时数,乐观和中性情况下预计电解槽分别年运行1100和1500小时,同时考虑到部分电解槽的电采用外购电力的情况,假设2025年光伏供电和外购电力占比均为50%、外购电力年利用小时数为4000小时,100万吨绿氢对应乐观和中性情况下电解槽装机量分别为28GW和19GW。

  电解槽招标已达GW级别,2023-2025年CAGR将达180%。2023年1-10月绿氢项目电解槽招标量达到1.3GW,结合2025年乐观情况下28GW的规划装机量,预计2023-2025年CAGR将达180%,放量已成趋势。从2023年绿氢项目开工及EPC招标情况看,共7.82万吨绿氢项目,773Nm3/h、260余套电解槽短期内将迎来招标。从下游应用领域看,主要集中在交通、化工、储能、工业四大领域应用。

  1.2绿氢规划高增下,消纳问题逐步凸显

  氢气具备工业原料和能源产品双重属性。氢气作为一种二次能源,目前已经广泛应用于化工、电子、冶金、能源、航空航天以及交通等诸多领域,当前社会上主要利用化石能源作为原料制备氢,再将氢作为化工、冶金等生产过程物料加以利用。氢气作为可持续发展的清洁可再生能源,同时具有工业原料和能源产品的双重属性,可作为全球降低二氧化碳排放、实现碳中和的重要能源载体。

  氢气可在多个生产和消费环节作为替代能源和原料,在工业、交通、电力、建筑等行业中均有不同的应用,其中最主要的用途包括燃料用氢、原料用氢,以及储能用氢三类。

  燃料用氢:主要场景包含重型道路交通、船运、航空、发电等领域。氢气易燃且热值高,燃烧产物仅为水,不排放二氧化碳等温室气体,与传统的化石燃料(石油、天然气、煤炭)相比,氢是终端零排放的清洁能源,可作为供热或供电的燃料。目前燃料用氢的应用在全球范围内尚为有限,主要限制因素是燃氢轮机等设备设施的技术成熟度不高,相应的基础设施和政策标准尚不完善。

  原料用氢:主要场景包含钢铁、化工等领域。氢气是重要的工业气体,氢元素的强还原性被用于多种化学反应,是众多化合物的基础元素之一。化工行业需要用氢制备甲醇、合成氨等多种产品,冶铁需要利用氢气作为还原剂,多种高端材料的制造在生产流程中均需要使用氢气进行加工。

  储能用氢:主要场景包含电力储能领域。作为广义储能的一种形式,在一定的环境条件和容器中储存液态氢或气态氢,通过燃料电池用于电力调峰以调节长时间和跨区域的储能,或将氢转换为化合物,例如合成氨,增强氢能用于燃料/原料的灵活性。

  氢气使用结构以合成氨、甲醇、炼油及直接燃烧为主。从氢气的用途来看,最大应用领域是作为生产合成氨中间原料,氢气产能占比约为30%;第二是生产甲醇,包括煤经甲醇制烯烃的中间原料,氢气产能占比约为28%;第三是焦炭和兰炭副产氢的综合利用,占比约为15%(已扣除制氨醇,避免重复计算);第四是炼厂用氢,占比约为12%;第五是现代煤化工范畴内的煤间接液化、煤直接液化、煤制天然气、煤制乙二醇的中间原料氢气,占比约为10%;其他方式氢气利用占比约为5%。

  当前氢气供需趋于平衡,消纳问题逐步显现。当前国内外氢气主要在石化化工行业被较为广泛的生产和利用,根据对石化化工行业主要涉氢产品生产能力的统计,当前我国石化化工行业氢气总产能约为4000万吨,氢气产量约3800万吨,氢气消耗量约为3540万吨,从氢气产量和消耗量来看,我国氢气供需趋于平衡。