我国氢能概况-韭研公社

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我国氢能概况

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2021-04-11 09:41:04

我国具备大规模制氢潜力，氢气有望替代非电能源需求

氢是世界上最简单而又充足的元素，能够替代大多数非电领域需求。氢气正如电流，作为能源的载体，可以承担能源的储存、运输工作。氢气可以从天然气、煤炭、生物质、废弃材料（例如塑胶）、水分子中实现零碳排放制取。化石燃料、生物质、塑料的气化被认为是最经济的制氢方式。根据美国能源部数据显示，全球每年氢气制取量约为七千万公吨，其中76%源于蒸汽甲烷重整（SMR），22%源于煤气化，以及2%源于电解水。通过碳获取、利用和储存技术（CCUS），我们可以实现氢气制取过程的负碳排放。根据IEA的《氢能未来》报告，纯氢气需求大概在7300万吨每年，其中全球三分之一的氢气供给来自于工业生产中的副产品。目前全球氢能需求大概在330Mtoe，大于整个德国的能源供给。

从供给端，看我国煤炭资源丰富，煤制氢发展潜力大。我国作为世界第一产氢大国，产能超过2000万吨每年。煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气占了将近70%，工业副产气体制得的氢气约占30%，电解水占不到1%。我国制氢潜力巨大，煤炭、天然气制氢几乎不受资源约束，焦炭、氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能也超过千万吨。发展氢能是我国优化目前能源消费结构的必经之路，通过煤制氢、煤焦炉气制氢等方式，实现对现有煤炭资源的绿色应用。

2050年绿氢占比将达到47.5%，电解水制氢空间广阔。根据BP《2020世界能源展望》报告显示，在能源快速转型情景下，2050年超过95%的氢来自于绿氢和蓝氢，其中蓝氢（通过天然气SMR以及煤制氢结合碳捕捉CCUS技术制取）和绿氢（可再生电力电解水制氢）约为1:1。剩下5%为由化石能源结合CCUS技术制取的灰氢。相较我国目前电解水制氢仅1%的占比而言，电解水制氢有望在风电和光伏等新能源发电产业的带动下进入降本轨道，电气化的普及也促使了绿氢成为碳中和时代主流的二次能源

从需求端看，氢能在发电、工业以及交运等领域运用前景广阔：

发电及储能：目前氢能在发电中的运用微乎其微，然而不失为潜在的选择，氢气可以混入现有的天然气管道网络进行运输，氢燃炉的应用可以提高电力系统的灵活性。与此同时，燃料电池相较其他热引擎而言，化学能-电能的转化效率更高。在现有的能源体系下，氢能结合光伏、风电及水电的发展，可以作为平衡季节性电力需求的长期能源储备选项。

工业用途：氢作为高温过程的能源来源，在钢铁、水泥、精炼和石油化工等行业具有特别的优势。根据英国石油公司《2020 世界能源展望》估算，到 2050 年氢在工业行业终端能源消费总量的占比约为 10%，在净零情景中约为 18%。此外，氢气可以替代原煤和天然气作为还原剂用于钢铁生产中。氢气同样可以用于去碳工业，例如水泥、肥料、石油化工。

交通运输：氢燃料电池交通工具满足高效能低排放的需求，在减低碳排放的进程中发挥重要的作用，尤其在长途货车、公交、中型大型车、面包车、货车、轮船以及飞机的应用中。相较于锂电池与传统发动机，燃料电池具有零碳排放、高反应效率、加注时间短、续航里程高的特点，氢燃料电池技术能同时解决燃油机碳排放及污染高、纯电动车续航短及充电时间长的痛点。

在锂电无法渗透的长途运输领域，氢能作为绿色二次能源替代非电领域的能源需求。根据 BP 的预测估算，在快速转型情景中，到 2050 年全球氢能需求约为 25 艾焦耳，氢能重卡在重型货车行驶公里数的占比约为 7%；在净零情景中氢能需求约为 58.6 艾焦，氢能重卡在重型货车行驶公里数的占比约为 10%。据中国氢能联盟预计，到 2050 年，我国氢气需求量接近 6000 万吨，可减排 7 亿吨 CO2。预计到 2050 年氢燃料电池汽车保有量将达到 3000 万辆，氢能客车、氢能重卡以及氢能物流车渗透率分别为 40%、 75%、10%。我们按照绿氢蓝氢 1：1 的情景估算，2050 年我国电解水制氢年产能要达到 3000 万吨，化石能源制氢要在目前 2000 吨每年的基础上，结合 CCUS 碳捕捉技术，额外再增加 1000 吨每年的产能。

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