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2025-04-20 4 新能源及电力行业报告
结合应用场景、技术成本和未来中国零碳转型的需求,在2060年 碳中和情景下,氢能将在化工、钢铁、重型交通领域将发挥关键 的减碳作用,并在船运、航空、其他重工业和电力储能领域逐步 拓展其应用场景(如图表3)。课题组预测,到2060年,氢能需求 量较2020年将增长2-3倍,达约1-1.3亿吨/年,其中可再生氢占比 约75%-80%,即0.75-1亿吨/年,即氢能供应格局将以低碳清洁 的技术路径为主,仅有少量的化石燃料制氢为小规模特定场景使 用。由于技术路线的差异,氢能在各个行业中能够发挥的作用以 及需求增长的速度各不相同,但总体上将以技术和成本为导向, 有望在2030年之前完成铺垫和布局,在2035年之后进入快速增 长期。氢能很难从自然界中直接大量获取,需要依靠不同的技术路径和 生产工艺进行制备。目前,主要制氢路径包括煤气化、天然气重 整、工业副产氢和电解水制氢四种。迄今,氢作为化工生产的原料 和中间产品,通常会通过煤炭焦化气化、天然气重整以及甲烷煤 炭合成气等化工生产的方式进行制取。以焦炉煤气、轻烃裂解副 产氢气和氯碱化工尾气等为主的工业副产氢由于产量相对较大且 相对稳定,也成为现阶段氢气的供给来源之一。相比上述两种方 式,电解水制氢的原料和生产过程都以清洁能源为主,使用过程 可以实现完全的零排放(在使用100%可再生电力进行电解水的 情况下),为实现零碳转型,则电解水制氢应当作为需要大力发展 的最重要的制氢技术路线。
目前,电解水制氢技术成熟度较低、 产业尚未完全规模化,成本远高于其他几种氢能生产方式,还处 在初级阶段。 行业内通常会根据氢气的不同制取来源进行种类的划分,主要包 括: 灰氢:制取自化石燃料的氢,如来源于煤炭和天然气的氢,排 放相对较高,但成本更低; 蓝氢:制取自化石燃料且配备CCS装置的氢,可以实现相对 低碳排放; 绿氢:通过光伏发电、风电、水电等可再生电力供能的电解 槽制取的氢,可以实现零排放,但目前成本较高且尚未规模 化;绿氢即可再生氢; 粉氢: 排放,但规模化发展较依赖于核电的技术和发展。 通过核电供能的电解槽制取的氢,通常可以实现近零 要实现碳中和的宏伟目标,需要氢能本身的大规模推广应用,并 在重工业等领域充分实现可再生氢对化石能源的替代。经过分析 零碳图景下氢能在各行业的利用规模和能源结构,在2020-2060 年间通过应用氢能有望实现超过200亿吨的累计减排量,其中交 通行业累计减排量最大,约为156亿吨,钢铁行业累计减排量约 为47亿吨,化工行业累计减排量约为38亿吨,而可再生氢将在交 通、钢铁、化工等领域成为主要的零碳原料。不仅如此,氢能产业 链的建立也能充分带动经济增长和产业的发展,创造约1.6万亿的 市场产值和超过1万亿的基础设施投资空间(根据固定成本投资 和运营费用加总计算)。
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