“綠氫”替代“灰氫”的趨勢(shì)分析
2023-03-13 08:50 來(lái)源：嘿嘿能源heypower 瀏覽：
1.全球純氫產(chǎn)量達(dá) 7000 萬(wàn)噸，中國(guó)為第一大制氫國(guó)。
根據(jù)國(guó)際能源署，2021 年全球氫氣總產(chǎn)量（含合成氣）約 9400 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 5.5%，占全球終端能源比重約 2.5%，其中每年純氫制備產(chǎn)量約為 7000 萬(wàn)噸。伴隨世界各國(guó)減排承諾方案的推進(jìn)，預(yù)計(jì) 2030年全球氫氣產(chǎn)量有望突破 1.5 億噸。自 2020 年“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速，氫能產(chǎn)量由 2017 年的 1915 萬(wàn)噸增長(zhǎng)至 2021 年的 3300 萬(wàn)噸，5 年 CAGR 達(dá)14.6%，2021 年 32%的同比增速更是創(chuàng)下新高。
2.灰氫為當(dāng)前主流制氫方式，無(wú)碳排放的綠氫將逐步取代灰氫。
氫制取來(lái)源包括化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫、電解水制氫、其他可再生能源制氫等方式，根據(jù)制氫工藝和二氧化碳排放量的不同，可劃分為灰氫、藍(lán)氫和灰氫三種路徑，其中灰氫指通過(guò)化石燃料燃燒/工業(yè)副產(chǎn)轉(zhuǎn)化而來(lái)的氫能，生產(chǎn)過(guò)程中釋放大量的二氧化碳，無(wú)法實(shí)現(xiàn)零碳生產(chǎn)，因技術(shù)成熟且成本較低，成為當(dāng)前主流制氫方式，占當(dāng)前全球氫氣產(chǎn)量的 95%；藍(lán)氫是在灰氫的基礎(chǔ)上利用碳捕捉封存技術(shù)（CCUS）減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳制氫，作為過(guò)渡性的技術(shù)手段；綠氫則是通過(guò)光伏發(fā)電、風(fēng)電及太陽(yáng)能等可再生能源電解水制氫或生物質(zhì)等其他環(huán)保方式制氫，在制備過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，為真正意義上的綠色環(huán)保“零碳?xì)錃?rdquo;，目前受制于技術(shù)門(mén)檻和較高成本，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
目前化石能源是全球氫氣生產(chǎn)的主要來(lái)源，電解水制氫占比僅 0.04%。從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)來(lái)看，2021 年全球 9400萬(wàn)氫氣產(chǎn)量主要來(lái)源于化石能源制氫，占比高達(dá) 81%，其中煤制氫占全球產(chǎn)量的 19%；天然氣制氫全球占比高達(dá) 62%，低碳排放制氫占比僅 0.7%，其中電解水制氫產(chǎn)量?jī)H 3.5 萬(wàn)噸，占比 0.04%。從我國(guó)制氫結(jié)構(gòu)來(lái)看，由于我國(guó)天然氣緊缺依賴進(jìn)口，煤炭資源豐富，我國(guó)氫能生產(chǎn)來(lái)源主要以煤炭為主，2020 年我國(guó)煤制氫占比高達(dá) 62%，天然氣制氫占比 19%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 18%，電解水制氫占比達(dá) 1%。
相較灰氫，綠氫在碳排放、儲(chǔ)能、制氫純度和生態(tài)循環(huán)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
1）綠氫具備“零碳排”的制備優(yōu)勢(shì)，減碳空間極大。煤制氫路線下每生產(chǎn) 1 噸氫氣平均需要消耗煤炭約 6-8 噸，排放 15-20 噸左右的二氧化碳，此外還會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水及工業(yè)廢渣。天然氣制氫路線下每噸氫氣的生成將排放 9-11 噸二氧化碳。根據(jù) IEA，2021 年全球 9400 萬(wàn)噸氫氣產(chǎn)量的二氧化碳排放量超 9000 萬(wàn)噸，低碳排制氫產(chǎn)量不足100 萬(wàn)噸?；覛錅p碳空間極大，而綠氫在制備過(guò)程中幾乎不排放溫室氣體，每生產(chǎn) 1 噸氫氣碳排量?jī)H 0.03 噸，在雙碳目標(biāo)要求下灰氫勢(shì)必被更清潔的綠氫所取代。
2）綠氫儲(chǔ)能具有規(guī)模大、時(shí)間長(zhǎng)、儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化形式多樣等優(yōu)勢(shì)，可解決新能源消納問(wèn)題。近年來(lái)新能源的迅速發(fā)展使得電力輸送和綜合消納等困難凸顯，而可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性、季節(jié)性、反調(diào)峰特性及不可預(yù)測(cè)性導(dǎo)致部分電能品質(zhì)較差，疊加儲(chǔ)能技術(shù)有限，“棄風(fēng)棄光”問(wèn)題快速增長(zhǎng)。而用新能源發(fā)電制氫，有利于提高可再生能源利用效率，助力消納新能源“棄風(fēng)棄光”問(wèn)題。綠氫作為儲(chǔ)能的方式，或?qū)⒕G氫轉(zhuǎn)為綠氨、綠醇，具備以下優(yōu)勢(shì)：①儲(chǔ)能規(guī)模大且時(shí)間長(zhǎng)：電化學(xué)儲(chǔ)能的容量是兆瓦級(jí)（MW），儲(chǔ)能時(shí)間是 1 天以內(nèi)；抽水蓄能容量是吉瓦級(jí)（GW），儲(chǔ)能時(shí)間是 1 周-1 個(gè)月；而氫能儲(chǔ)能的容量是太瓦級(jí)（TW），時(shí)間可以達(dá)到 1 年以上；②可跨長(zhǎng)距離儲(chǔ)能：氫儲(chǔ)能可以做到跨區(qū)域長(zhǎng)距離儲(chǔ)能；③能量轉(zhuǎn)化形式多樣化：從能量轉(zhuǎn)換上看，氫能不僅可轉(zhuǎn)換為電能，還可以轉(zhuǎn)換為熱能、化學(xué)能多種形式的能源。
3）綠氫制氫純度高。不同制氫方式所得的氫氣純度不同，采用電解水綠氫方式制氫，氫氣純度最高，其中 PEM 水電解制氫初產(chǎn)物氫含量便高達(dá) 99%，提純后純度進(jìn)一步提升至 99.999%，具有明顯優(yōu)異性，適用于對(duì)氫氣純度、雜質(zhì)含量要求苛刻的冶金、陶瓷、電子、航天航空等行業(yè)。
根據(jù)主要國(guó)際能源組織的預(yù)測(cè)，到 2050 年全球的綠氫產(chǎn)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藍(lán)氫。IEA 預(yù)測(cè) 2030 年電解水制氫及生物質(zhì)制氫等綠氫產(chǎn)量占比將達(dá) 34%，2050 年全球綠氫產(chǎn)量將達(dá) 3.23 億噸，較藍(lán)氫產(chǎn)量高 58%。至 2060 年，幾乎全部的氫氣需求都將由低排放技術(shù)滿足，其中近 80%是電解水制氫，屆時(shí)電解水制氫將成為具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的制氫工藝，耦合 CCUS 的化石能源制氫產(chǎn)量則將滿足 16%的氫氣需求。而彭博新能源財(cái)經(jīng)則預(yù)測(cè) 2050 年全球氫能產(chǎn)量將達(dá)到 8 億噸，且全為綠氫。
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