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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 | 615 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  根据上文统计的绿氢新增产能数据,已立项绿氢产能270万吨、短期341万吨、中期近9000万吨的量级看,绿氢规模将在未来几年内高速增长,在当前氢气供需趋于平衡的情况下,绿氢消纳问题可预见性的将逐步显现。

  1.3四大场景消纳绿氢,放量潜力多集中于三北地区

  氢气需求未来仍将持续稳步增长,化工、钢铁、交通和储能成为氢气四大应用消纳场景。“工业+绿氢”将在石化和钢铁行业开展示范,交通用氢逐步提升。石化工业和钢铁工业是氢气最大的应用领域,绿氢促进工业脱碳意义重大,效果也将更加明显。

  随着我国光伏发电和风力发电成本不断下降,西北“绿电”价格已低于0.2元/(kW·h),初步具备提供工业绿氢的经济性,从已有绿氢项目和政策看,西北地区率先开展了绿氢+煤化工示范,绿氢制合成氨生产绿氨、绿氢制甲醇生产绿醇等技术方案也在开展。

  化工氢气生产利用将持续增长,成为氢气消纳的重要场景。石化化工行业产品需求随全社会国民经济发展而发展,产品需求总体上仍将稳步增长,例如工业氮肥、甲醇化工、甲醇燃料和中间氢气产能预计未来仍将增长,总体上将会促进氢气需求增长。当前过半氢气下游应用集中于合成氨、甲醇及炼油领域,并且大多已立项的绿氢项目应用也集中于化工领域,未来化工领域将成为氢气消纳的重要场景。

  钢铁行业氢气需求结构面临调整,基于氢气的新技术有望迎来突破性增长。在钢铁工业中,副产的焦炉煤气中含氢为55%-60%,高煤气含氢为1%-4%,转炉煤气含氢为0.2%-0.3%,另外利用COREX技术(熔融还原法)在生产铁水过程中产生的煤气含氢为10%-30%(上述焦炉煤气的含氢量已与焦化合并统计)。

  目前我国钢铁行业每年生产约1400万吨的含氢副产品,其中高炉炼铁使用约为900万吨/年,电炉炼铁消耗约为400万吨/年。根据国家有关钢铁行业去产能、确保粗钢产量同比下降等要求,以及废钢回收和氢气直接还原铁等技术逐步推广,预计未来基于传统高炉炼铁所需要的焦化产能将有所下降,焦化副产氢相应下降;基于氢气直接还原铁技术的氢气需求或将得到突破性增长。

  我国氢能利用现阶段以车用氢能为主,处于起步初期示范阶段。截至2021年底,我国燃料电池车保有量约为9000辆,车型以商用车中的重卡、公交大巴、轻卡、物流车为主,截止到目前,已建成加氢站约300座,当前车用氢能用量不到1万吨,根据2025年各地区政策规划,燃料电池汽车保有量达到11.8万辆,放量具备确定性高,将拉动绿氢在需求侧的消纳,预计2025年氢气需求量达160万吨。

  绿氢放量潜力多集中于三北地区,成本和规模具备发展优势。各地可再生资源条件的差异导致区域性绿氢发展分化,三北地区等区域可再生能源资源丰富,其低电价致使这些地区范围内的绿氢与传统制氢路径的成本差异较小,在多种应用场景具备经济性,也因而绿氢在三北地区以风光氢大基地形式率先进行示范与规模化应用。东部和中部地区资源相对匮乏,同时电力需求旺盛导致绿电溢价,海上风电成本尚处于准平价阶段,使得绿氢成本与传统制氢路径成本具备一定差距,因而规模化释放节奏滞后于三北地区,然而燃料电池汽车示范城市群均处沿海地带,部分地区给予电解水制氢谷电优惠电价,预计东部地区以分布式为主进行发展。

  二、化工:氢气作为工业原料直接消纳,项目升级减碳将带动绿氢需求

  2.1传统高碳排放工业新增产能受控,氢基绿色化工将成为产业转型重要突破口

  推动能耗双控转向碳排放双控,高碳排放产业受控。我国逐步把碳排放总量纳入考虑,实施碳排放双控可以有效避免能源总量控制的局限性,在控制化石能源消费的同时鼓励可再生能源发展,并且给予地方政府更多的绿色空间。国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2023年本)》由鼓励、限制和淘汰三类目录组成,传统方式制备的工业合成氨、甲醇、炼化、冶金等被归类为限制或淘汰类,其新增产能将会受到限制。

  产业结构转型背景下,传统化工工业绿色升级改造受到积极引导。目前国内化工工业行业仍属于以化石燃料为主要能源基础和原料的高耗能高碳排放行业,新型产业结构转型背景下,传统高耗能、高碳排放的项目新增产能将受到扩张限制。

  《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》,针对炼油、煤化工、合成氨等化工行业出台了具体的实施指南,提出引导工艺和技术绿色化水平的升级改造、相关前沿技术加强攻关并加快淘汰不符合绿色低碳转型要求的落后设备和技术,相关政策为以可再生氢为基础的清洁化工产业发展奠定了发展基础。

  氢基绿色化工将成为产业转型的重要突破口,绿氢需求先后受替代渗透和新增项目带动。氢气在化工领域被广泛运用为原料,随着环保、准入等政策的出台和实施,传统化工加清洁能源配套项目受到积极推广,氢基绿色化工将成为化工产业的重要转型方向。

  绿氢在化工行业驱动力来自现有替代及新增需求两部分,包括既有传统工艺流程的绿氢替代和新型化工生产的绿氢利用两种模式。由于现代化工项目工艺复杂、投资大且周期长,绿氢作为原料在化工生产中的大规模利用需要进行较多产线的升级改造,短期内成本较高且风险较大,因此短期内绿氢将主要在既有传统工艺流程中发挥对传统化石能源制氢的替代作用,并在条件相对成熟的少部分绿氢新型化工项目中逐步开展试点应用。新型化工路径采取的工艺技术不同于现有传统生产路径,已有项目进行改造的难度大,因而仅适用于新建项目。