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工業(yè)制氫(四大制氫方式及降成本途徑)
在碳中和背景下,氫能是新能源領(lǐng)域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)結(jié)合最緊密的一類,也是幫助油氣行業(yè)早日實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的最佳路徑之一。前段時間中石化“十四五”擬規(guī)劃1000座加氫站或油氫合建站成為行業(yè)關(guān)注的熱點:中國石化“十四五”未來擬規(guī)劃1000座加氫站!附國內(nèi)加氫站現(xiàn)階段布局,標(biāo)準(zhǔn)和市場規(guī)范。今天,流程君和你分享以下關(guān)于制氫技術(shù)的深度好文,歡迎閱讀。
氫能市場前景廣闊,電解水制氫是未來發(fā)展重點,當(dāng)期制氫方式主要有四種:化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫、生物質(zhì)制氫及其他。其中化石燃料制氫與工業(yè)副產(chǎn)物制氫憑借較低的成本占據(jù)制氫結(jié)構(gòu)的主體地位,然而隨著化石燃料產(chǎn)量下降、可持續(xù)發(fā)展理念的深化,氫能俱樂部氫能市場在遠(yuǎn)期(2050 年左右)將形成以可再生能源為主體、煤制氫+CCS(碳捕獲)與生物質(zhì)制氫為補(bǔ)充的多元供氫格局。為測算與汽油價格相比具有競爭力的氫氣售價,本文將氫氣的理想成本定為 6 元/Nm3 。
本文觀點
電解水成本偏高,降成本主要依賴電價
由于電費占整個水電解制氫生產(chǎn)費用的 80%左右,因此水電解制氫成本的關(guān)鍵在于耗能問題。存在兩條降成本途徑:一是降低電解過程中的能耗,可通過開發(fā) PEM(質(zhì)子交換膜電解) 及 SOEC(固體氧化物電解) 技術(shù)來實現(xiàn);二是采用低成本電力為制氫原料,關(guān)鍵在于依靠光伏和風(fēng)電的發(fā)展。以大工業(yè)電價均價 0.61 元/ kW·h 計算,當(dāng)前電解水制氫的成本為69 元/Nm3。當(dāng)用電價格低于 0.50 元/kW·h 時,電解水制備的氫氣成本才可與汽油相當(dāng)。光伏系統(tǒng)發(fā)電成本 0.5930 元/kWh,風(fēng)電度電成本約為 0.3656 元/kWh,且在未來仍有一定的下降空間。
日本福島縣太陽能制氫項目(全球最大的光伏制氫項目)
天然氣制氫是目前主要制氫方式,降成本應(yīng)關(guān)注天然氣價格
天然氣制氫中的甲烷水蒸氣重整(SMR)是工業(yè)上最為成熟的制氫技術(shù),約占世界制氫量的 70%(IEA數(shù)據(jù))。我國天然氣價格受資源稟賦影響,天然氣資源主要分布集中的中西盆地也是價格最低的地區(qū)。尤其是新疆、青海等地區(qū)天然氣基本門站價格低至 2 元/千立方米左右。據(jù)測算,當(dāng)天然氣價格為 2 元/Nm3時,測算出制氫成本為 35 元/Nm3,相比電解水制氫具有明顯的成本優(yōu)勢。
天津石化10萬標(biāo)立/時天然氣制氫裝置
煤制氫成本最低,降成本空間較小
我國煤炭資源主要的格局是西多東少、北富南貧。內(nèi)蒙古、山西原煤產(chǎn)量領(lǐng)先,煤價也相對偏低。當(dāng)煤炭價格為 600 元時,大規(guī)模煤氣化生產(chǎn)氫氣的成本為 1 元/ Nm3。如果在煤資源豐富的地區(qū),當(dāng)煤炭價格降低至 200 元 /噸時,制氫氣的成本可能降低為 0.34 元/ Nm3。但由于煤炭價格下降空間有限,且煤氣化制氫企業(yè)已形成較大規(guī)模,未來煤制氫降成本空間較小。
茂名石化投建的國內(nèi)單產(chǎn)能力最大的煤制氫裝置
丙烷脫氫和乙烷裂解副產(chǎn)制氫具有潛在產(chǎn)能
化工副產(chǎn)物制氫的成本難以單獨核算。目前我國規(guī)劃和在建的丙烷脫氫項目預(yù)計可以副產(chǎn)并外售 88 萬噸氫。我國規(guī)劃中的乙烷裂解產(chǎn)能達(dá)到 1460萬噸,可以副產(chǎn)并外售的氫氣達(dá)到 90.4 萬噸。
中國化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司承建的全球單套產(chǎn)能最大的丙烷脫氫項目
氫能:未來動力系統(tǒng)的替代能源
三大優(yōu)勢支持氫能發(fā)展
與傳統(tǒng)化工燃料汽油、柴油相比,氫能具有三大優(yōu)勢。
一是較高的含能特性:除核燃料外,氫的燃燒熱值據(jù)所有化工燃料榜首,燃燒 1kg 氫可放出 12MJ(26Mcal)的熱量,約為汽油的三倍。
二是較高的能源轉(zhuǎn)化效率:氫能可以通過燃料電池直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡?,過程中的廢熱可以進(jìn)一步利用,其效率可達(dá)到 83%。氫氣燃燒不僅熱值高,而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?,點火能量低,所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率可高 20%。
三是碳的零排放:與化石能源的利用相比,氫燃料電池在產(chǎn)生電能的過程中不會產(chǎn)生碳排放,可以實現(xiàn)良性循環(huán)。
氫的燃燒熱值居所有化工燃料榜首
資料來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、廣證恒生
以汽油內(nèi)燃機(jī)的綜合熱效率和CO2排放量為基準(zhǔn)來對比。氫燃料電池的綜合熱效率最高,同時CO2排放量少,是替代石油供給車輛動力的最佳燃料。
氫燃料電池的綜合熱效率最高且CO2排放量少
數(shù)據(jù)來源:《氫與氫能》、廣證恒生
四種制氫方式各存優(yōu)劣,天然氣制氫是主要來源
目前以四類制氫方式為主:化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫、生物質(zhì)及其他制氫方式。雖然制氫方法多樣,但各存優(yōu)劣。
天然氣制氫:雖然適用范圍廣,但是原料利用率低,工藝復(fù)雜,操作難度高,并且生成物中的二氧化碳等溫室氣體使之環(huán)保性降低。
工業(yè)尾氣制氫:利用工業(yè)產(chǎn)品副產(chǎn)物,成本較低。但是以焦?fàn)t氣制氫為例,不僅受制于原料的供應(yīng),建設(shè)地點需依靠焦化企業(yè),而且原料具有污染性。
電解水制氫:產(chǎn)品純度高、無污染,但是高成本了限制其推廣。
光解水與生物質(zhì)制氫:技術(shù)尚未成熟,實現(xiàn)商業(yè)化還需一定的時間。
從制氫成本方面看,煤制氫和天然氣制氫成本相對更低。就目前四類制氫方式來說,天然氣制氫經(jīng)濟(jì)性最顯著。
幾種制氫方式對比
數(shù)據(jù)來源:網(wǎng)絡(luò)資料整理
目前,天然氣制氫仍是我國最主要的制氫來源,占總制氫量的 48%。醇類重整制氫及煤制氫也占有相當(dāng)大的比重,來自電解水的制氫量最低,僅為 4%。
資料來源:中國氫能源網(wǎng)、廣證恒生
未來供氫主體以電解水制氫為主
可再生能源電解水制氫將上升為未來供氫主體。在氫能市場發(fā)展初期(2020-2025 年),化石燃料制氫與工業(yè)副產(chǎn)物制氫憑借較低的成本占據(jù)制氫結(jié)構(gòu)的主體地位,隨著化石燃料產(chǎn)量下降,這兩種方式占比逐漸下降;
到氫能市場發(fā)展中期(2030 年左右),煤制氫配合 CCS(碳捕獲)技術(shù)、工業(yè)副產(chǎn)物、可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體,同時開發(fā)生物質(zhì)制氫等其他技術(shù);在氫能市場發(fā)展遠(yuǎn)期(2050 年左右),我國將形成以可再生能源為主體、煤制氫+CCS 與生物質(zhì)制氫為補(bǔ)充的多元供氫格局。
中國氫氣供給結(jié)構(gòu)預(yù)測
數(shù)據(jù)來源:2019 中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書、廣證恒生
氫氣與汽油成本平衡性分析
氫氣成本占加氫站氫氣售價的 70%。制約氫能推廣的一個主要原因是氫氣相比汽油等傳統(tǒng)能源更高的價格。加氫站銷售的氫氣價格中,包括制氫和儲運氫氣在內(nèi)的氫氣成本占 70%,其中氫氣原材料的價格為50%,是最重要的一部分,因此制氫環(huán)節(jié)能否降低成本是降低氫氣售價的關(guān)鍵因素。
氫氣成本占?xì)錃馐蹆r的 70%
資料來源:《天然氣化工》、廣證恒生
2L 汽油車百公里耗油為 6—8 升,按照 3 元/L 的汽油售價,百公里燃料費用最多為 54 元。以豐田Mirai 氫燃料電池汽車為例,其百公里氫耗平均水平為 1kg,意味著氫氣的售價需降到 54 元/kg 以下才可與汽油等同,說明氫氣成本需降到22 元/kg。由于氫氣接近理想氣體,根據(jù)理想氣體方程 PV=nRT 可估算出 1Kg 氫氣約為 119Nm3。因此氫氣的理想成本大約是 6 元/Nm3。
電解水制氫
電解水制氫是通過電能給水提供能量,破壞水分子的氫氧鍵來制取氫氣的方法。其工藝過程簡單、無污染,制取效率一般在75%—85%,每立方米氫氣電耗為 4—5 kW·h。由于電費占整個水電解制氫生產(chǎn)費用的 80%左右,導(dǎo)致其競爭力并不高。更多干貨請關(guān)注微信公眾號:氫能俱樂部。因此水電解制氫成本的關(guān)鍵在于耗能問題。由此引出兩條降成本的途徑:一是降低電解過程中的能耗,二是采用低成本電力為制氫原料。
電解水制氫過程
降本路徑一:降低過程能耗,提高電解效率
目前主流的電解水制氫技術(shù)有三種類型:包括堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水(PEM)制氫和固態(tài)氧化物電解水(SOEC)制氫,其中堿性電解水制氫是最為成熟、產(chǎn)業(yè)化程度最廣的制氫技術(shù),但其電解效率僅為 60-75%,國外研發(fā)的 PEM技術(shù)與 SOEC 技術(shù)均能有效提高電解效率,尤其是 PEM 技術(shù)已引入國內(nèi)市場。
三種電解池性能對比
資料來源:《氫氣生產(chǎn)及熱化學(xué)利用》、高工鋰電、廣證恒生
降本路徑二:以低成本電價為制氫原料
我國大工業(yè)電價低于世界平均水平,國內(nèi)西北地區(qū)電價最低
與其他國家相比,我國工業(yè)電價位于中低水平。根據(jù) 2016 年統(tǒng)計數(shù)據(jù),我國工業(yè)電價平均為 0.107 美 元/千瓦時,居世界第八,僅為第一名的三分之一。相對較低的電價為我國發(fā)展電解水制氫提供了有利條件。
各國工業(yè)電價
西北地區(qū)大工業(yè)電價偏低。分省份來看,波谷、波峰電價在全國排名第一的分別是河北省和安徽省,青海省無論是波峰還是波谷電價均為最低,全國波谷電價平均為 0.33 元/千瓦時,波峰電價平均為 0.90 元 /千瓦時。西南地區(qū)、西北地區(qū)的大工業(yè)用電價格普遍在全國平均線以下,對于發(fā)展電解水制氫節(jié)約能耗更為有利。
西北地區(qū)省份大工業(yè)電價偏低
西北地區(qū)棄風(fēng)棄電可用于電解水制氫
我國棄風(fēng)棄電問題突出,利好電解水制氫。近年來,新能源的持續(xù)快速發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電網(wǎng)承載能力,新能源消耗矛盾十分突出。棄風(fēng)、棄水電量呈逐年增加趨勢。我國目前正大力推進(jìn)可再生能源,由大量棄風(fēng)、棄水產(chǎn)生的棄電是發(fā)展電解水制氫的有利條件。
各地區(qū)棄風(fēng)電量比例
西北地區(qū)棄風(fēng)棄電量居首位。隨著我國可再生能源裝機(jī)量逐年增長,每年可再生能源棄電量驚人。2018年我國全國棄風(fēng)棄電量 277 億千瓦時,其中西北地區(qū)為 169 億千瓦時,占全國的 60.25%,其次是華北地區(qū)(占全國 368%),東北地區(qū)占少量份額(全國 45%)。如果按照每立方氫氣耗電 5 千瓦時來計算,全國棄風(fēng)電量可生產(chǎn) 54 億立方高純度氫氣。
2018年各省棄風(fēng)量(億千瓦時)
2018 年棄風(fēng)棄電量排名前三的省份分別為新疆、內(nèi)蒙古和甘肅,全國平均棄風(fēng)棄電率為 7%,這三個省份均超過了 10%。由于可再生資源豐富,西北省份也是電價最低的地區(qū)。
長期來看,低成本電力主要來自光伏和風(fēng)電
雖然我國每年產(chǎn)生大量的棄風(fēng)棄電,但由于棄風(fēng)棄電產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定、難以大規(guī)模推廣等原因,其終究不是解決電解水制氫成本問題的最優(yōu)選擇。長期來看,光伏和風(fēng)電是電解水制氫企業(yè)獲得低成本電力的主要來源。
電解水制氫成本測算
為測算電解水制氫的成本,假定制氫規(guī)模 1000Nm3/h,年產(chǎn)氫 100 萬Nm3。測算過程及假設(shè)如下表:
資料來源:《天然氣制氫、甲醇制氫與水電解制氫的經(jīng)濟(jì)性對比探討》、廣證恒生
測算據(jù)測算,水電解制氫設(shè)備、安裝、土建及其他總投資 1410 萬元,每年用電等費用為 2700 萬元,每年成本合計 2954 萬元,對應(yīng)氫氣成本 69 元/Nm3?,F(xiàn)分別計算不同制氫成本情況下,對應(yīng)的用電價格,如下表所示。
資料來源:廣證恒生
測算氫氣成本與用電價格成正比關(guān)系,如果要求氫氣成本低于 6 元/Nm3,則用電價格要低于 0.50 元/kW·h。
天然氣制氫
天然氣制氫方法中甲烷水蒸氣重整最為成熟
天然氣的主要成分是甲烷(體積含量大于 85%),因此一般說的天然氣制氫就是甲烷制氫。甲烷制氫方法主要有甲烷水蒸氣制氫(SMR),甲烷部分氧化(POX)和甲烷自熱重整(ATR)。其中甲烷水蒸氣重整(SMR)是工業(yè)上最為成熟的制氫技術(shù),約占世界制氫量的 70%,因此本文重點針對此方法進(jìn)行降成本測算。
資料來源:《氫與氫能》、廣證恒生
甲烷水蒸氣重整是指在催化劑存在及高溫條件下,使甲烷與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成合成氣。為防止催化劑中毒,原料天然氣需進(jìn)行脫硫預(yù)處理至硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 1×10-7,然后經(jīng)過重整反應(yīng)制備合成氣,再經(jīng)過水煤氣變換反應(yīng)將 CO 進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氫氣和CO2,最后將CO2通過變壓吸附(PSA)脫除得到氫氣。
甲烷水蒸氣重整示意圖
資料來源:《從碳到氫能源:昨天、今天、明天》、廣證恒生
甲烷水蒸氣重整制氫工藝流程
降成本應(yīng)從天然氣價格入手,中西部地區(qū)具備價格優(yōu)勢
對于天然氣制氫來說,天然氣成本是占比最大的部分,約占生產(chǎn)成本的45~75%(IEA)。因此其降成本策略應(yīng)首先關(guān)注天然氣價格。
我國天然氣資源主要分布在中西盆地。受地質(zhì)條件影響,地下天然氣通常呈聚集區(qū)分布,我國天然氣探明儲量的 80 %以上分布在鄂爾多斯、四川、塔里木、柴達(dá)木和鶯—瓊五大盆地。從 2017 年天然氣產(chǎn)量分布數(shù)據(jù)來看,陜西、四川、新疆三個省份的天然氣產(chǎn)量占全國的 73%,天然氣氣源分布十分集中。
2017 年各省份天然氣產(chǎn)量
2017 年各省份天然氣產(chǎn)量分布圖
沿海地區(qū)天然氣價格偏高,西北地區(qū)價格最低。天然氣價格很大程度上受資源稟賦的影響,天然氣資源豐富的地區(qū),價格相應(yīng)偏低。非居民天然氣價格目前正在逐步市場化。2019 年 3 月 27 日,國家發(fā)改委宣布調(diào)整各省天然氣基本門站價格,經(jīng)價格調(diào)整后,上海、廣東、浙江等東南沿海地區(qū)天然氣價格普遍高于平均價 68 元/千立方米,新疆、青海等西北地區(qū)價格則低至 2 元/千立方米左右。
各省天然氣基本門站價格表(元/m3)
資料來源:國家發(fā)改委、廣證恒生
天然氣重整制氫成本測算
假定制氫規(guī)模 1000 Nm3/h,年產(chǎn)氫 100 萬 Nm3。測算過程及假設(shè)如下:
天然氣制氫成本測算
資料來源:《天然氣制氫、甲醇制氫與水電解制氫的經(jīng)濟(jì)性對比探討》、廣證恒生
天然氣制氫設(shè)備、安裝、土建及其他總投資 1528 萬元,每年天然氣費用為 672 萬元(占總成本的611%),每年成本合計 1084 萬元,對應(yīng)氫氣成本 35 元/Nm3?,F(xiàn)分別計算不同制氫成本情況下,對應(yīng)的天然氣價格:
煤制氫
煤氣化制氫是最常用的一種煤制氫手段
2013 年,我國超過美國成為世界第一大能源消費國,其中煤炭產(chǎn)量為 374 億噸標(biāo)煤,之后幾年煤炭產(chǎn)量略微走低至 2017 年的 32 億噸,但 2018 年煤炭產(chǎn)量有所回升至 38 億噸標(biāo)煤。
煤炭可以用于制備多種工業(yè)產(chǎn)品,其中煤制氣的產(chǎn)能由 2017 年的 51 億立方米/年同比增長 0.1%至2018 年的 505 億立方米/年。更多干貨請關(guān)注微信公眾號:氫能俱樂部。在此我們主要對煤制氫的方法和成本進(jìn)行討論。煤是我國制氫的主要原料之一,可以通過多種方式制取氫氣,但目前在我國氫氣生產(chǎn)中占據(jù)主要地位的還是煤氣化制氫。
三種煤制氫方法的比較
資料來源:《氫能與制氫技術(shù)》、廣證恒生
煤氣化制氫工藝流程簡圖
資料來源:《制氫工藝與技術(shù)》、廣證恒生
降成本應(yīng)該從煤炭價格入手,西北部具有地區(qū)優(yōu)勢
對于煤氣化制氫來說,煤炭成本占比最大,能夠占到總成本的 40%~45%,因此在制氫設(shè)備價格較為固定,流程中所需條件難以大幅度改變的基礎(chǔ)下,降低煤氣化制氫成本應(yīng)該從降低煤炭價格入手。
我國煤炭資源較為豐富且分布廣泛,全國 32 個省市(除上海外)都有煤炭資源,但是區(qū)域分布極不均衡,主要的格局是西多東少、北富南貧。其中山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆、貴州等五省煤炭探明儲量占全國比重達(dá)到 81%以上,且這些地區(qū)的煤質(zhì)普遍較好。由 2018 年上半年全國各省分原煤產(chǎn)量也可以看出,內(nèi)蒙古、陜西、山西三個省市產(chǎn)量占全國的 68%,由此可見西北部煤炭產(chǎn)量具有明顯優(yōu)勢。
資料來源:國家統(tǒng)計局、廣證恒生
由于不同種類的煤價格有別,在這里我們主要考察各省份動力煤的價格,可以發(fā)現(xiàn)在煤炭儲量和產(chǎn)量較多的地區(qū)比如內(nèi)蒙古、山西等省份,相同種類煤炭的價格也相對其他省份較低。根據(jù)中國煤炭市場網(wǎng)發(fā)布的截至到 2019 年 1 月的數(shù)據(jù),全國部分省份動力煤價格如下,其中需要重點關(guān)注的是內(nèi)蒙古動力煤價格僅為 360 元/噸,而混煤的價格是 170 元/噸。
內(nèi)蒙古和山西動力煤價格偏低
資料來源:中國煤炭市場網(wǎng)、廣證恒生
煤氣化制氫成本測算
在對煤氣化制氫成本的測算中,參考中石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 2015 年對煤氣化制氫成本的分析,在中石化經(jīng)濟(jì)研究院的成本分析中假定煤炭的價格是 600 元/噸,水煤漿制氫裝置為 14 億元,生產(chǎn)的氫氣規(guī)模為9 × 104m3/h。我們假定:
直接工資成本每年以 9%的速度增長
輔助材料和裝置投資等其他部分以每年 5%的速度增長
煤炭價格依舊為 600 元/噸,但是由于技術(shù)進(jìn)步使得單位產(chǎn)量增加
雖然副產(chǎn)品中的二氧化碳可以注入油田來減少對其的加工處理,但是該應(yīng)用由于運輸方面等問題還未得到大規(guī)模的應(yīng)用。同時近幾年國家對于排放廢氣的標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán),因此假定副產(chǎn)品費用不改變
煤氣化制氫成本測算
資料來源:中石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院、廣證恒生
通過上述測算,我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)煤炭價格為 600 元時,大規(guī)模煤氣化生產(chǎn)氫氣的成本為 1 元/Nm3。如果將制氫場所定在內(nèi)蒙古,煤炭價格降低為 200 元時,制氫氣的成本可能降低為 0.34 元/Nm3。
由于目前煤炭資源幾乎全部掌握在國家手中,煤炭價格難以有大幅度的下降。并且現(xiàn)今煤氣化制氫的規(guī)模已經(jīng)較大,在人工費用逐漸增長的情況下,未來很難通過規(guī)模效應(yīng)來減少每立方米氫氣的生產(chǎn)成本。因此雖然目前通過測算所得的煤氣化制氫的成本較低,但未來煤氣化制氫成本的下降空間有限。
化工副產(chǎn)品制氫
氯堿制氫為主要生產(chǎn)方式,降本可從節(jié)能降耗方面入手
化工副產(chǎn)品制氫主要可以分為焦?fàn)t氣制氫、氯堿副產(chǎn)品制氫、丙烷脫氫和乙烷裂解等幾種方式,其中氯堿副產(chǎn)品制氫的由于工藝成本最為適中且所制取的氫氣純度較高等優(yōu)勢,成為目前化工副產(chǎn)品中較為適宜的制氫方式。
氯堿制氫是以食鹽水(NaCl)為原料,采用離子膜或者石棉隔膜電解槽生產(chǎn)燒堿(NaOH)和氯氣,同時得到副產(chǎn)品氫氣的工藝方法。之后再使用 PSA 等技術(shù)去除氫氣中的雜質(zhì)即可得到純度高于 99%的氫氣。
氯堿制氫工藝簡化流程
資料來源:中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)、廣證恒生
國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示,2018 年氯堿廠的產(chǎn)量為 2620.5 萬噸,根據(jù)氯堿平衡表,燒堿與氫氣的產(chǎn)量配比為 40:1,理論上 2018 年氯堿副產(chǎn)品制氫產(chǎn)生了 65 萬噸氫氣,即 78 億Nm3的氫氣。
目前氯堿工業(yè)中成本最高的部分是用電成本,使用離子膜法生產(chǎn)燒堿所需的電耗 2150~2200 kWh/t。上面電解水部分已經(jīng)對我國電價的基本情況進(jìn)行了介紹,這里就不做贅述。
丙烷脫氫和乙烷裂解副產(chǎn)制氫有未來潛在優(yōu)勢
2013 年,丙烷開始作為化工原料被大規(guī)模使用,當(dāng)年中國進(jìn)口丙烷數(shù)量為 245 噸,其后進(jìn)口量逐年上升至 1350 萬噸。與此同時,丙烷脫氫項目也在不斷發(fā)展。截止 2019 年 1 月,我國已經(jīng)建成的丙烷脫氫項目共計生產(chǎn)能力 467 萬噸/年,其中山東和江蘇兩個省份處于領(lǐng)先位置。行業(yè)內(nèi)已經(jīng)公布的規(guī)劃和在建的丙烷脫氫項目共計 45 個,涉及生產(chǎn)能力 2605 萬噸/年。若規(guī)劃和在建的丙烷脫氫項目都已完成,預(yù)計可以副產(chǎn)并外售 88 萬噸氫能,未來發(fā)展空間巨大,丙烷脫氫副產(chǎn)的氫氣成為未來潛在具有優(yōu)勢的燃料電池車用氫源選擇之一。
中國丙烷進(jìn)口量增長迅速
資料來源:中國海關(guān)總署、廣證恒生
乙烯是中國需求量最大的烯烴之一,是合成塑料、纖維和橡膠的基礎(chǔ)原料。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的信息,過去十年我國的乙烯表觀消費快速增長,從 2008 年的 1096 萬噸增長到 2017 年的 2143 萬噸,年均復(fù)合增長率為 8%。隨著乙烷裂解技術(shù)的逐漸成熟,國內(nèi)企業(yè)開始布局乙烷裂解的大規(guī)模生產(chǎn),預(yù)計到 2021年,乙烷裂解生產(chǎn)乙烯的乙烯產(chǎn)量將占比接近 41%,而氫氣作為乙烷裂解的副產(chǎn)品之一,也會隨著乙烷裂解技術(shù)的不斷進(jìn)步而產(chǎn)量快速增長。目前我國規(guī)劃中的乙烷裂解產(chǎn)能達(dá)到 1460 萬噸,可以副產(chǎn)并外售的氫氣達(dá)到 90.4 萬噸。所以乙烷裂解副產(chǎn)品制氫同丙烷脫氫制氫相同,都是未來潛在最具優(yōu)勢的燃料電池車用氫源選擇之一。
相關(guān)企業(yè)簡述
蘇州競立:最早進(jìn)入電解水制氫設(shè)備行業(yè)
蘇州競立制氫設(shè)備有限公司成立于 1993 年,是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售水電解制氫設(shè)備、氣體純化、回收設(shè)備及各種類型的氫能專業(yè)設(shè)備于一體的高新技術(shù)企業(yè),在國內(nèi)水電解制氫設(shè)備市場排名領(lǐng)先,并參與多個國家項目和參與制定多項國家標(biāo)準(zhǔn)。
作為國內(nèi)最早一批進(jìn)入水電解制氫設(shè)備行業(yè)的企業(yè),蘇州競立成立二十多年以來,始終堅持技術(shù)創(chuàng)新,成為國內(nèi)制氫設(shè)備頂尖技術(shù)的典型代表。公司研制的水電解制氫設(shè)備產(chǎn)量范圍從0.3m3/h 至 1000m3/h,其主要產(chǎn)品大型制氫設(shè)備(1000m3/h)主要用于電轉(zhuǎn)氣的市場需求,可有效解決棄風(fēng)、棄光等問題。
在可再生能源制氫領(lǐng)域,蘇州競立正在承擔(dān)由某國際知名油氣企業(yè)和國內(nèi)企業(yè)合作可再生能源制氫項目。蘇州競立在原有設(shè)備基礎(chǔ)上做了改進(jìn),使之能夠承受正常電流 20%~110%的變化,以適應(yīng)可再生能源的波動性需求,目前設(shè)備已經(jīng)做了一段時間的模擬測試,接下來會到風(fēng)電場進(jìn)行實地測試。
巨正源股份:丙烷脫氫項目具有發(fā)展?jié)摿?/p>
公司成立于 1999 年,是廣東省廣物控股集團(tuán)有限公司(廣東最大的省屬國有企業(yè)之一)的控股企業(yè),公司的業(yè)務(wù)范圍包括成品油及化工品貿(mào)易、燃油及化工品儲罐、燃料油船運、碼頭運作業(yè)務(wù)等。
東莞巨正源科技有限公司是深圳巨正源的全資子公司,也是 120 萬噸丙烷脫氫制高性能聚丙烯項目的實施主體。近日,該項目在沙田鎮(zhèn)立沙島精細(xì)化工園區(qū)完成了產(chǎn)品分離塔吊裝儀式,標(biāo)志著項目建設(shè)全面進(jìn)入攻堅階段。該項目投資 105 億元,用地面積 984 畝,是廣東省重點建設(shè)項目,按計劃,該項目分為兩期建設(shè),一期項目每年可產(chǎn)氫氣 8 萬噸,二期項目建成后可形成15~20 萬噸/年的氫氣產(chǎn)能,可以保障廣東省全省氫能源汽車的能源供應(yīng)。
聯(lián)悅氫能:華南最大制氫企業(yè)之一
廣東聯(lián)悅氫能有限公司于 2017 年 6 月 30 日在廣東省云浮市注冊成立。公司是南中國地區(qū)較大的、專注于氫氣產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售能源氣體公司,擁有行業(yè)先進(jìn)、領(lǐng)先的設(shè)備和工藝,在制氫、運氫領(lǐng)域擁有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢和多年積累的豐富經(jīng)驗。公司占地面積 5000 平米,每小時產(chǎn)能可達(dá) 1000m3,是華南地區(qū)最大的氫氣專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)之一。目前已經(jīng)在江門、贛州、郴州和云浮分別投資建設(shè)了 4 座氫氣工廠。
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