目前行業中有三種主要氫氣制取途徑,以制作過程中碳排放量可以劃分為:灰氫:以化石能源煤炭、天然氣重整制氫或者焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫等工業 副產氣制氫為主要制氫方式方式;藍氫:在制作灰氫的過程中結合碳捕捉、利用及封存技術(CCUS)減少二氧化碳排放;綠氫:通過可再生能源電解水制取的氫氣,在制取的過程中幾乎沒有碳排放。
工業副產氫所產出的灰氫,是我國主要氫氣來源之一,隨著氫能產業的發展,工業副產氫在氫能產業初級及中期的氫源供給中越來越占據主要地位。工業副產氫成本低廉,對氫能產業鏈的協同發展起促進作用,但另一方面,在“3060”的大背景下,工業副產氫只能作為短期過渡方案,要盡快轉向可再生能源制氫賽道。
工業副產氫打通氫能產業鏈
碳達峰碳中和目標下,綠氫將是氫能產業未來重要的發展方向,但當前,由于可再生能源資源稟賦與終端用能需求空間分布不匹配,能源用氫政策不能“一刀切”,綠氫的發展要循序漸進。
我國是全球最大的工業副產氫國家,因此工業副產氫在氫氣供應方面有著得天獨厚的優勢。同時,與可再生能源電解水產業資源豐富的西北地區相比,工業副產氫可覆蓋京津冀、長三角和廣東地區,與氫能應用先發地區匹配。
從能源結構看,全球有21%的氫氣來自工業副產氫,當前中國氫能源結構為煤制氫的氫氣占比約62%、天然氣制氫占19%,工業副產占18%,電解水制氫僅占1%。
氫能產業鏈包括制儲加運幾個環節,氫能的終端價格也與這些環節有關,其中如何獲得價格低廉的氫氣、以經濟安全的方式儲運、終端使用規模化以及低成本制造,是決定氫能源產業應用規模提升的關鍵。
各種工業副產氫方式的成本
當前綠氫成本依舊很高,工業副產氫利用焦爐煤氣、煉廠氣和氯堿化工尾氣等氣體生產氫氣,資源豐富,價格低廉,在現階段適合推廣。
焦化副產氫
焦爐煤氣是指焦煤在煉焦過程中,煤炭在爐中經過高溫干餾后,產生焦油和焦炭的同時,伴生的一種可燃性氣體。當前焦爐煤氣直接提氫投資較低,相比使用天然氣和煤制氫更具成本優勢,是大規模生產低成本廉價氫氣的有效途徑。但需要指出的是,焦爐煤氣資源分布相對集中,與我國煤炭、焦化行業高度重合,基本分布在西北、華北地區,距離長三角、大灣區等經濟活躍區較遠,遠距離運氫成本較高,所以只能滿足當地用氫需求,無法擴展全國。
氯堿化工副產氫
氯堿工業是我國的基礎工業,目前我國是世界上燒堿產能最大的國家,占全球產能的40%,每年氯堿工業副產氫氣穩定在70萬噸以上。氯堿工業以飽和氯化鈉溶液為原料,將其通入電解槽中進行電解,生產燒堿、氯氣和氫氣等基礎工業原料。
丙烷脫氫副產氫
丙烷脫氫產業與氫能產業負荷中心有很好的重疊,丙烷脫氫裝置副產氫接近氫能負荷中心,可有效降低氫氣運輸費用,而且該產業副產氫容易凈化,回收成本低,因此丙烷脫氫裝置副產氫是氫能產業良好的低成本氫氣來源。
工業副產氫雖然屬于灰氫,但相較于化石燃料制氫,它既能提高資源利用效率和經濟效益,又能在一定程度上降低大氣污染,不過從長遠來看,想要達到碳達峰、碳中和的目標,最終需要發展綠氫。
作為全球最大的氫能生產國和消費國,我國生產的氫氣大部分為灰氫,可再生能源制氫產比較低。產業鏈不完善是限制綠氫發展的重要因素。
《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》指出,我國的焦爐煤氣、氯堿化工、合成氨及合成甲醇、丙烷脫氫等工業每年能夠提供百萬噸級的氫氣供應,可在氫能產業發展初期提供低成本、分布式氫源。
也為綠氫后續的產業布局提供基礎,自《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》發布以來,各地加快了綠氫產業布局,2023年6月,世界經濟論壇(WEF)發布《中國綠氫發展路線圖》,繪制了助力中國實現2030年綠氫發展目標的路徑。
各地也相繼開始綠氫產業布局。
2022年11月,吉林省人民政府接連發布三份氫能相關政策文件:吉林省新能源產業高質量發展戰略規劃(2022-2030年)的通知、《吉林省支持氫能產業發展若干政策措施(試行)》及《“氫動吉林”行動實施方案》。在《“氫動吉林”行動實施方案》中,公布了57個項目清單,其中綠氫&綠氨&綠甲醇項目等化工項目合計17個。
內蒙古印發了《內蒙古自治區“十四五”氫能發展規劃》,《促進氫能產業高質量發展的意見》,《風光制氫一體化示范項目實施細則》等。今年,內蒙古地區已批復30多個綠氫示范項目,是國內規劃建設綠氫示范項目最多的省(區),預計到年底,內蒙古將形成10萬噸綠氫產能,至2025年,年產能將達到52萬。
我國應充分利用工業副產氫快速壯大市場規模,工業副產氫應結合地域資源特點,與多種氫源齊頭并進,加速綠氫產業發展。
今年上半年,內蒙古簽約落地及開工的綠氫項目多達30多個。內蒙古利用其豐富的風光自然資源,開發風光儲氫一體化項目,利用可再生能源實現地區能源結構轉型。
氫能觀察捕捉綠氫發展焦點,舉辦“2023第三屆中國綠氫與應用發展論壇”。邀請行業內專家學者、氫能行業業主方、制氫供應商、政府合作單位等,以內蒙古鄂爾多斯為落腳點,共同探討我國綠氫產業發展情況。