2019年氢能行业分析报告

2019年氢能行业分析

报告

2019年7月

目录

一、发展氢能源优势与挑战并存 (6)

二、产业链概况：各个环节技术都仍待突破，成本居高难下 (7)

三、氢的供应来源：目前以天然气和煤炭为主，未来电解水发展空间很大 (9)

1、天然气制氢占比最大，目前成本最低，排放问题有待解决 (9)

（1）重整制氢为主，天然气出口国成本优势明显 (9)

（2）CCUS对于今天运行的大型SMR机组脱碳至关重要 (10)

2、水电解制氢是未来发展趋势，规模扩大可降低成本，解决污染问题 (11)

（1）碱性电解是一项成熟的商业化技术 (12)

（2）PEM电解槽系统由于成本高，目前应用不广泛 (13)

（3）SOEC技术是目前最不发达的电解技术 (13)

3、煤炭制氢：成本取决于煤炭的可用性和成本 (18)

4、生物质制氢：技术复杂，成本极高 (19)

四、不同生产技术选择的成本比较 (19)

五、氢的储存：成本与许多因素有关，需要权衡考虑 (22)

1、短时且少量的储存 (22)

（1）将氢转化为氢基燃料和易于储存、运输和使用的原料 (22)

①转化成氨 (23)

②合成碳氢化合物 (24)

A.合成甲烷 (24)

B.合成柴油或煤油 (24)

C.合成甲醇 (25)

D.合成烃 (25)

（2）利用特殊材料的储罐储存，安全性是关键 (26)

2、长时且大量的储存 (27)

（1）盐穴成本相对较低、污染最小 (27)

（2）油气藏成本相对盐穴高、污染小 (27)

（3）含水层成本和可行性有待证明 (27)

六、氢的运输和分配：成本与许多因素有关，需要权衡考虑 (28)

1、长距离运输：低温液态氢 (28)

（1）管道运输 (29)

（2）船舶运输 (29)

（3）管道和船舶成本对比 (29)

2、较长距离运输：高温气态氢 (30)

3、短距离运输：液态有机氢载体 (30)

（1）卡车 (30)

（2）管道 (31)

（3）卡车和管道的成本比较 (31)

七、氢的当前和潜在工业用途：重点关注氢能源汽车 (33)

1、炼油中的氢：解决排放问题是关键 (33)

2、化学工业中的氢：主要用于合成氨和甲醇 (35)

3、钢铁生产中的氢：是目前氢的第四大需求来源，到2030年需求预计增长

6% (35)

4、高温用氢：目前几乎没有专门的氢用于这一应用 (36)

5、交通：技术问题仍待突破，成本太高导致难以普及 (36)

（1）燃料电池和内燃机 (37)

（2）加氢站建设 (38)

（3）海事部门 (39)

（4）钢轨 (40)

（5）航空 (40)

6、建筑行业未来各种能源和技术很可能共存 (41)

7、氢可能成为一种长期存储电力的选择 (41)

八、氢气运用于燃料电池的成本竞争力：大规模生产可有效降低成本 (42)

1、燃料电池成本和降低成本的潜力 (42)

2、储罐成本和降低成本的潜力 (43)

3、加油基础设施成本和降低成本的潜力 (44)

九、推动关键价值链发展的相关政策 (45)

1、四个近期机会 (48)

（1）使工业集群成为扩大清洁氢使用的神经中枢 (48)

（2）利用现有天然气基础设施（如数万里的天然气管道）促进低碳氢供应，并使其成为最可靠的需求来源 (48)

（3）通过车队、货运和运输走廊扩大氢气运输 (48)

（4）启动氢气贸易的第一条国际运输路线 (48)

受G20主办国日本政府邀请，国际能源署于6月14日发布氢能的重磅报告《氢能的未来》，该报告详细介绍了氢能的现状以及未来发展的关键，核心观点总结如下：

发展氢能源优势与挑战并存。氢气的优势在于无污染、高质量密度、可持续发展等，其劣势在于较高的生产成本和运输成本。由于氢气密度低，压缩、转化难度大，处于氢能源产业链中游部分的储运环节就成为制约氢能源大规模应用、急需技术突破的重点，同时上游制氢与下游应用也值得关注。

基于成本优势，天然气和煤炭是氢气制备的主要来源，但水电解制氢碳排放最低。在目前生产的7000万吨的氢气中，76%来自天然气，其余23%几乎全部来自煤炭，极少部分来自水电解。由于天然气和煤炭制氢过程中易产生大量二氧化碳排放，因此发展水电解制氢成为人们关注的重点。在成本方面，采用天然气制备的氢气价格为1.5-3美元/kg，而采用可再生电力制备的氢气价格为2.5-6美元/kg，氢气成本很大程度上受天然气价格和电价的影响，据估算，当天然气价格为11美元/MBtu时，可再生电价须降至30-45美元/MWh才可与之竞争。制氢方式的选择还取决于各国资源丰富程度、投资约束、对碳排放的接受程度等因素的影响。

氢的储存和运输成本跟不同的技术选择有关，而应当选择哪种储运技术受众多因素影响，如：运送距离、运送数量、储存时间。短时且少量的氢气储存可以采用将氢转化成氢基燃料的方法，对于这种方法，氢基产品的最大成本构成是典型的电力，约占40-70%的生产成

本氢基产品，因此降低电力是一个重要的目标，同时提高转换链。另外一种方法是储罐储存，储罐储存氢气可以应用于燃料汽车，有非常广阔的前景，但是安全性能仍待提高。长时且大量的氢气可以被储存到盐穴、油气藏或含水层。目前盐穴应用较广泛，因为它相对成本较低、污染较小。氢的运输主要通过管道、卡车、船只，管道一般用于长距离的运输，卡车和船只用于短距离运输，管道的资本成本非常高，但是边际成本比较低，长距离的氢的运输通过管道运输可以有效降低成本。

氢能源的应用——燃料电池和氢能汽车是关键，可以通过降低氢的生产成本、储运成本和加氢站基础设施建设成本来实现产业化。通过增加工厂，燃料电池的各种部件的综合成本可以降低65%。储罐的成本下降速度会比燃料电池慢，美国能源部的最终目标是8美元/kWh，这意味着对于一个1800千瓦的油箱来说，成本可能会降至16700美元，而传统柴油卡车拖拉机的全部成本则为10万美元至15万美元。而加氢站有着很强的规模效应，将容量从50至500 kgH₂/天可能会降低特定成本）75%。

氢能源的产业化进程中政府起着非常重要的作用。把握好国际能源署提出的四个近期机会和七个关键建议，我国氢能源产业有机会进入高速发展阶段。

一、发展氢能源优势与挑战并存

相比天然气和汽油，单位质量的氢蕴含更高的能量，因此非常适