氢能行业报告：产业链经济性测算与降本展望（39页）

行业报告下载 2022年06月13日 07:19 管理员

氢气目前主要有三种主流制取路径：1）以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；2）以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；3）电解水制氢。此外其他制氢方式包括生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢、核能制氢等，但此类制氢方式多处于试验和开发阶段，尚未形成工业化应用。我国氢能的生产利用已较为广泛，制成的氢气主要应用在工业原料或生产供热中，工业制氢已经成为较多化工、新能源、环保企业的主营业务之一。从供给端制氢纯度来看，氢气品质取决于制取工艺和提纯方式，氢气纯化技术一般包括变压吸附（PSA）、低温分离、膜分离、金属氢化法和氢化脱氢法等，其中变压吸附工艺成熟成本低，为当前最常用的提纯方式。化石能源制氢通常采用制取+提纯一体化装置，未区分提纯成本，工业副产氢提纯成本通常为 0.1~0.7 元 /Nm³。经提纯后，煤制氢所得氢气纯度为 99.90%，天然气制氢和工业副产氢纯度可以达到 99.99%以上，PDH 副产氢和碱性电解水制氢的纯度可达 99.999%。质子交换膜电解水的产物中纯度最高，可达 99.9995%以上，但尚未实现产业化应用。

从需求端各类用氢标准来看，参考国家标准，质子交换膜燃料电池用氢气的纯度要求为 99.97%，低于工业用纯氢、高纯氢、超纯氢的纯度要求，但对杂质含量的要求更为严格，其中 CO 含量要求为高纯氢的 1/5，总硫（以 H2S 计）要求控制在 4ppb 含量以下，主要是 CO 和硫化物对燃料电池催化剂具有毒化作用。在实际应用中，一般要求车用主流燃料电池技术质子交换膜燃料电池（PEMFC）需要氢气纯度大于 99.99%，部分燃料电池厂商要求其燃料电池必须使用水电解制氢，主要考虑到水电解制取的氢气不含硫成分。双碳背景下，制氢将逐步由灰氢和蓝氢转向绿氢为主。国内现阶段氢气主要由化石能源制氢或副产氢获得，所获得的氢气多为灰氢和蓝氢，仍然存在一定程度的碳排放和环境污染。为实现碳减排和化石能源替代的目标，后续主要有两种发展路径：1）发展蓝氢，即在灰氢制作过程中结合 CCUS 降低碳排放，但化石能源制氢及工业副产氢最多只能降低 80%碳排放，更多是向绿氢转变中的过渡阶段。2）发展绿氢，即待可再生能源占比提升、电价成本下降、电解槽技术升级成本下降后，全面推广电解水制氢，通过绿氢助力深度脱碳，推动双碳目标的实现。