3)甲醇制氫成本測算——單位成本約 23 元/kg，考慮碳捕集 28 元/kg
甲醇制氫的主要影響因素為甲醇的價格。當甲醇價格為 2.5 元/ kg 時，甲醇制氫的成本約 為 23 元/kg，此時甲醇成本約占總成本的 69%。甲醇制氫成本測算的關鍵假設如下： 1. 制氫規(guī)模：假設制氫裝置規(guī)模為 2600m³/h。 2. 總投資：建設總投資共 4680 萬元，折舊年限 20 年，殘值率 5%，年修理費 3%，采用 線性折舊。 3. 甲醇成本：假設甲醇不含稅價格 2.5 元/kg，假設每立方米氫氣所需甲醇為 0.58kg，對 應每千克氫氣生產(chǎn)需要甲醇成本 16.24 元。 4. 其他原料成本：假設除鹽水價格 0.04 元/kg，電價 0.5 元/度，冷卻水價格為 0.003 元 /kg;假設每立方米氫氣所需除鹽水 0.375kg，電 0.7 度。 5. 人工費用：10 人，每人每年工資費用 12 萬元。
經(jīng)測算：在甲醇價格為 2.5 元/kg 的情況下，甲醇制氫成本約為 23.48 元/kg，此時甲醇成 本約占總成本 69%。甲醇價格區(qū)間為 1.5-4 元/kg 時，甲醇制氫成本變化區(qū)間 16.99-33.23 元/kg。CCUS 碳捕集成本為 375 元/噸，制備 1kg 氫氣對應約 11.675kg 二氧化碳排放， 增加成本 4.38 元/kg;考慮 CCUS 碳捕集成本后，成本變化區(qū)間為 21.37-37.61 元/kg。
4)工業(yè)副產(chǎn)氫成本測算——單位成本約 9-22 元/kg
工業(yè)副產(chǎn)氫成本主要包括生產(chǎn)成本和提純成本，各類副產(chǎn)氫綜合成本介于 9-22 元/kg 之 間。焦爐煤氣制氫在工業(yè)副產(chǎn)氫中具備成本優(yōu)勢，單位制氫成本約 9-15 元/kg，由于其顯 著的減排效果和較高的經(jīng)濟性優(yōu)勢，在電解水綠氫成本達到或接近平價以前，副產(chǎn)氫是過 渡階段的較優(yōu)途徑。
5)電解水制氫——成本約 21 元/千克，電價降至 0.15 元/度時與灰氫平價
電解水制氫的主要影響因素為電價成本，年運行小時數(shù)及電耗。目前主流的電解水制氫路 徑是堿性電解水(ALK)以及質子交換膜純水電解制氫(PEM)兩種技術路徑。我們對比 ALK 與 PEM 兩種技術路徑下的制氫成本： ①ALK：在假設年運行小時數(shù)為 5000h，電價為 0.3 元/度，電耗為 5Kwh/Nm³ 時，電解 水制氫成本為 21.07 元/kg，其中電費成本為 16.80 元/kg，占比達 80%。 ②PEM：在假設年運行小時數(shù)為 8000h，電價為 0.3 元/度，電耗為 4.8Kwh/Nm³時，電解 水制氫成本為 21.34 元/kg，其中電費成本為 16.13 元/kg，占比達 76%。
2.2 中游：氫能儲運
主流高壓氣態(tài)儲氫安全隱患大，固態(tài)儲氫或成為未來技術熱點。從技術路線上看，氫能儲 運主要有四種形式：高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫和有機液體儲氫。目前最常 用的是高壓氣態(tài)儲氫，即利用高壓將氫氣壓縮到高壓容器中，其技術成熟度最高，氫氣壓 縮能耗低，另外氫氣儲存多采用鋼瓶，結構簡單、充放氣速度快，但存在較大的安全隱患; 低溫液態(tài)儲供模式下，液氫體積能量密度大，因此儲運簡單安全、運輸成本低，但把氫氣 液化耗能較大，液化 1kg 的氫氣需要耗電 4-10 千瓦時，且液氫的存儲容器需要具有抗凍、 抗壓以及嚴格絕熱的特性，因此綜合成本較高，目前主要用于航天航空領域。固態(tài)儲氫是 利用儲氫材料與氫氣反應生成穩(wěn)定化合物，相比于高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)兩種儲氫方式，具 有操作容易、運輸方便、成本低、安全性高等明顯優(yōu)勢，長期來看發(fā)展?jié)摿ψ畲?。有機液 體儲氫是通過不飽和液體有機物的可逆加氫和脫氫反應來實現(xiàn)儲氫，目前仍有較多的技術 難題尚未攻克，導致費用較高、氫氣純度不夠，但是有機液體儲氫能夠在常溫下運輸，安 全性較高，并且可以利用現(xiàn)有加油站設施進行加注，在未來極具應用前景。
2.3 下游需求：化工需求為主，工業(yè)及交通領域需求潛力巨大
全球能源結構轉型加快，氫能成為重點關注對象。受全球氣候變暖、保障能源安全、保護 生態(tài)環(huán)境等方面因素的影響，全球能源結構持續(xù)向低碳化轉型。隨著《巴黎氣候協(xié)定》的 簽署，二氧化碳減排計劃的實施更為緊迫。氫能以其清潔無污染、來源廣、可再生、可儲 存等優(yōu)勢，成為化石能源的重要替代品，是許多國家能源轉型的戰(zhàn)略選擇，全球已有超過 20 個國家或聯(lián)盟發(fā)布或制定了《國家氫能戰(zhàn)略》。據(jù)國際氫能委員會預測, 2050 年全球能 源消費結構中，氫能占比有望達 18%，同時還將創(chuàng)造 3000 萬個工作崗位，減少 60 億噸 二氧化碳排放量，產(chǎn)值達 2.5 億美元。
全球氫能市場前景可觀，規(guī)模有望持續(xù)增長。全球氫能需求自 2000 年以來強勁增長，2020 年全球氫氣需求大約為 9000 萬噸。根據(jù)預測，到 2030 年，全球氫氣產(chǎn)量將從 2021 年的 9400 萬噸增長至 1.43 億噸，并于 2050 年突破 6.6 億噸。其中我國氫氣產(chǎn)量預計在 2030 年達到 4361 萬噸，占世界總產(chǎn)量的 30%。
氫能需求主要集中于精煉環(huán)節(jié)和工業(yè)用途。2020 年精煉環(huán)節(jié)消耗 3,840 萬噸的氫氣作 為原料，并且氫氣也滿足一部分燃料需求。在工業(yè)合成領域，2020 年氫氣消耗量超 3000 萬噸，大部分作為原料使用。據(jù) IEA 的預測，2050 年燃料電池、能源發(fā)電和合成燃料的 需求將成為未來氫能應用的重要領域，氫能消耗將分別占到全球氫能總需求的 23.2%， 19.2%和 14.2%，精煉環(huán)節(jié)和工業(yè)合成領域，在 2050 年將下滑至 5.9%、21.9%，氫能其 它領域的應用仍有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
傳統(tǒng)合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品利用煤氣化產(chǎn)生的氫氣合成，而煤氣制氫過程碳排放約 14kg.CO2/kg.H2,通過利用風力、太陽能等可再生能源電解水，能夠實現(xiàn)零碳排放制氫， 推動化工行業(yè)脫碳生產(chǎn)。 《關于“十四五”推動石化化工行業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》明 確提出，要發(fā)展“以氣代煤”燃料格局，增加富氫原料比重，合理開發(fā)利用緣氫，推進煉 化、煤化工與“綠電”、“綠氫“等產(chǎn)業(yè)耦合示范。
到 2050 年含鋼鐵、化工的工業(yè)領域氫能消費總量將超過 1.6 億噸標準煤。工業(yè)領域氫能 消費增量主要源自鋼鐵行業(yè)。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預測，到 2030 年鋼鐵領域氫能消費量將 超過 5000 萬噸標準煤，到 2050 年進一步增加到 7600 萬噸標準煤，將占鋼鐵領域能源消 費總量的 34%。
氫建筑應用仍處于導入階段，未來存在較大市場空間。氫能建筑，是近年發(fā)展起來的一種綠色建筑新理念。它以氫能完全或部分替代市政電網(wǎng)、天然氣等傳統(tǒng)能源，滿足建筑對冷、 熱、電、生活熱水等各種能源的需求，在提高建筑用電可靠性的同時，還有助于優(yōu)化國內(nèi) 的能源結構、降低電網(wǎng)整體投資和減少問題氣體排放。 目前全球建筑供熱和電力需求約占全球能源需求的 1/3。全球多個國家積極探索氫能在建 筑領域應用，利用氫氣通過發(fā)電、直接燃燒、熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)等形式為居民住宅或商業(yè) 區(qū)提供電熱水冷多聯(lián)供。如氫可與天然氣混合(氫氣摻混比例為 0~20%)，通過基于燃氣 輪機或燃料電池的 CHP 技術，利用現(xiàn)有建筑和能源網(wǎng)絡基礎設施提供靈活性和連續(xù)性的 熱能、電力供應，從而取代化石燃料 CHP。此外，100% 的純氫可通過氫鍋爐用于建筑 供熱，但氫氣價格需低至 1.5~3.0 美元/kg 時，才能與天然氣鍋爐和電動熱泵競爭。而對 于分布式供暖，氫能是少數(shù)幾種可以與天然氣競爭的低碳替代品，隨著制氫成本和氫鍋爐、 燃料電池成本的下降，以及氫氣利用現(xiàn)有天然氣管道輸送能力的提升，預計到 2030 年， CHP 中氫鍋爐與氫燃料電池的成本為 900~2000 美元/(戶·年)，建筑熱電聯(lián)供的氫能 需求量為 3 萬~ 9 萬 t/年。
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