一、行業(yè)：氫能應(yīng)用場景廣闊，綠氫發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
發(fā)展氫能是達到全球“雙碳”目標的重要途徑。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣 泛的二次能源，能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲 能，加快推進工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的低碳化。目前全球氫能發(fā)展如火如荼，中國國家 發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035 年)》確定了氫 能是未來國家能源體系的重要組成部分，海外對綠氫的重視程度也越來越高，2020 年歐 盟發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》，旨在推動氫能在工業(yè)、交通、發(fā)電等全領(lǐng)域應(yīng)用;同年美國發(fā) 布《氫能計劃發(fā)展規(guī)劃》，指定多項關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟指標，期望成為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的市場領(lǐng)導(dǎo) 者。我們認為氫能的開發(fā)和利用有望引發(fā)深刻的能源革命，必須重視氫能行業(yè)的發(fā)展和投 資機會。
1.1 氫能介紹：清潔能源零碳排放，符合雙碳戰(zhàn)略大有可為
氫能清潔低碳、熱值高、來源多樣、儲運靈活，有望成為 21 世紀的“終極能源”。氫能是 指以氫及其同位素為主體的反應(yīng)中或氫狀態(tài)變化過程中所釋放的能量。與其他燃料不同， 氫能可以利用化石燃料生產(chǎn)，也可以利用可再生能源來進行生產(chǎn)，其燃燒僅生成水，不會 產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，而且燃燒產(chǎn)生的熱值較高，能通過能源載體和循環(huán)碳經(jīng)濟可以實現(xiàn) 可持續(xù)的氫利用。
根據(jù)氫能生產(chǎn)來源和生產(chǎn)過程中的碳排放情況，可將氫分為灰氫、藍氫、綠氫。灰氫是指 通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣。藍氫是指在制氫過程中增加 CCUS(Carbon Capture， Utilization and Storage)碳捕捉、利用與儲存技術(shù)產(chǎn)生的氫氣。綠氫是利用風(fēng)電、水電、 太陽能、核電等可再生能源制備出的氫氣，制氫過程完全沒有碳排放。
目前氫能主要以灰氫方式制取，綠氫占比有望快速提升。目前的氫氣主要是灰氫，約占全球氫氣產(chǎn)量的 95%，灰氫在制備過程中會排放較多的二氧化碳。綠氫在制備過程中完全零 排放且可以與可再生能源耦合，未來占比有望不斷提高，逐步取代灰氫。
氫能制備方式多種多樣，綠氫主要通過電解水制氫。目前全球制氫主要技術(shù)方式有煤制氫、 天然氣制氫、工業(yè)富產(chǎn)氫等。從全球來看，天然氣制氫占據(jù)主要位置，2021 年份額達 62%， 煤制氫占 19%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 18%，而電解水制氫僅占 0.04%。從國內(nèi)看，煤制氫是 我國主要的制氫來源，2021 年份額占制氫總量的 64%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 21%，天然氣制 氫占比 14%，而電解水制氫僅占 1.52%。煤制氫技術(shù)較為成熟、產(chǎn)量大且分布廣、排碳量 大，噸煤制氫 0.11~0.13 噸。天然氣制氫耗水量小，氫氣產(chǎn)率高，蒸汽重整制氫較為成熟， 排碳量大，噸天然氣制氫 0.23 噸。工業(yè)副產(chǎn)氫是指在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時得到氫氣，主 要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等副產(chǎn)工藝。由于其顯著的減排效果和較 高的經(jīng)濟性優(yōu)勢，噸焦炭制氫 0.017 噸。電解水制氫主要工藝路線為堿性電解、PEM 電 解和 SOEC 電解。其中堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成本較低;PEM 電解水流程簡單、 能耗較高，啟停速度快能較好配合風(fēng)光的波動性，已經(jīng)實現(xiàn)初步商用。
制氫成本是制約氫能源發(fā)展的主要因素。化石能源制氫技術(shù)成熟，成本較低，煤制氫成本 普遍在 10.1-13.4 元/kg，天然氣制氫成本為 13.4-16.8 元/kg，甲醇制氫成本約為 16.8-22.4 元/kg。工業(yè)副產(chǎn)氫具有經(jīng)濟優(yōu)勢和減少碳排放優(yōu)勢，但是排放過程中含有腐蝕性氣體會造 成一定環(huán)境污染，制氫成本約為 11.2-16.8 元/kg。電解水制氫成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右，相比化石能源制氫和副產(chǎn)氫成本較高，主要系消耗電量較大，但整個工藝過 程簡單無污染。生物制氫原材料成本低，但是氫含量較低，目前應(yīng)用較少。
現(xiàn)階段電解水制氫成本較高主要是由于電解槽設(shè)備成本較高以及電費較高。未來隨著技術(shù) 進步，電解槽成本有望進一步下降，同時伴隨風(fēng)能，太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷提升，未來電 費有望進一步下降。綜合來看，電解水制氫是未來制氫的主流路線。
作者：楊敬梅
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