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    氫能源行業深度報告:綠電制綠氫是趨勢,氫能產業鏈發展加速

    西部證券發布時間:2023-05-25 15:38:47  作者:楊敬梅

      一、行業:氫能應用場景廣闊,綠氫發展潛力巨大

      發展氫能是達到全球“雙碳”目標的重要途徑。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣 泛的二次能源,能幫助可再生能源大規模消納,實現電網大規模調峰和跨季節、跨地域儲 能,加快推進工業、建筑、交通等領域的低碳化。目前全球氫能發展如火如荼,中國國家 發改委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035 年)》確定了氫 能是未來國家能源體系的重要組成部分,海外對綠氫的重視程度也越來越高,2020 年歐 盟發布了《歐盟氫能戰略》,旨在推動氫能在工業、交通、發電等全領域應用;同年美國發 布《氫能計劃發展規劃》,指定多項關鍵技術經濟指標,期望成為氫能產業鏈中的市場領導 者。我們認為氫能的開發和利用有望引發深刻的能源革命,必須重視氫能行業的發展和投 資機會。

      1.1 氫能介紹:清潔能源零碳排放,符合雙碳戰略大有可為

      氫能清潔低碳、熱值高、來源多樣、儲運靈活,有望成為 21 世紀的“終極能源”。氫能是 指以氫及其同位素為主體的反應中或氫狀態變化過程中所釋放的能量。與其他燃料不同, 氫能可以利用化石燃料生產,也可以利用可再生能源來進行生產,其燃燒僅生成水,不會 產生污染環境的物質,而且燃燒產生的熱值較高,能通過能源載體和循環碳經濟可以實現 可持續的氫利用。

      根據氫能生產來源和生產過程中的碳排放情況,可將氫分為灰氫、藍氫、綠氫?;覛涫侵?通過化石燃料燃燒產生的氫氣。藍氫是指在制氫過程中增加 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)碳捕捉、利用與儲存技術產生的氫氣。綠氫是利用風電、水電、 太陽能、核電等可再生能源制備出的氫氣,制氫過程完全沒有碳排放。

      目前氫能主要以灰氫方式制取,綠氫占比有望快速提升。目前的氫氣主要是灰氫,約占全球氫氣產量的 95%,灰氫在制備過程中會排放較多的二氧化碳。綠氫在制備過程中完全零 排放且可以與可再生能源耦合,未來占比有望不斷提高,逐步取代灰氫。

      氫能制備方式多種多樣,綠氫主要通過電解水制氫。目前全球制氫主要技術方式有煤制氫、 天然氣制氫、工業富產氫等。從全球來看,天然氣制氫占據主要位置,2021 年份額達 62%, 煤制氫占 19%,工業副產氫占比 18%,而電解水制氫僅占 0.04%。從國內看,煤制氫是 我國主要的制氫來源,2021 年份額占制氫總量的 64%,工業副產氫占比 21%,天然氣制 氫占比 14%,而電解水制氫僅占 1.52%。煤制氫技術較為成熟、產量大且分布廣、排碳量 大,噸煤制氫 0.11~0.13 噸。天然氣制氫耗水量小,氫氣產率高,蒸汽重整制氫較為成熟, 排碳量大,噸天然氣制氫 0.23 噸。工業副產氫是指在生產化工產品的同時得到氫氣,主 要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等副產工藝。由于其顯著的減排效果和較 高的經濟性優勢,噸焦炭制氫 0.017 噸。電解水制氫主要工藝路線為堿性電解、PEM 電 解和 SOEC 電解。其中堿性電解槽技術最為成熟,生產成本較低;PEM 電解水流程簡單、 能耗較高,啟停速度快能較好配合風光的波動性,已經實現初步商用。

      制氫成本是制約氫能源發展的主要因素?;茉粗茪浼夹g成熟,成本較低,煤制氫成本 普遍在 10.1-13.4 元/kg,天然氣制氫成本為 13.4-16.8 元/kg,甲醇制氫成本約為 16.8-22.4 元/kg。工業副產氫具有經濟優勢和減少碳排放優勢,但是排放過程中含有腐蝕性氣體會造 成一定環境污染,制氫成本約為 11.2-16.8 元/kg。電解水制氫成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右,相比化石能源制氫和副產氫成本較高,主要系消耗電量較大,但整個工藝過 程簡單無污染。生物制氫原材料成本低,但是氫含量較低,目前應用較少。

      現階段電解水制氫成本較高主要是由于電解槽設備成本較高以及電費較高。未來隨著技術 進步,電解槽成本有望進一步下降,同時伴隨風能,太陽能發電技術的不斷提升,未來電 費有望進一步下降。綜合來看,電解水制氫是未來制氫的主流路線。

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