——制氢篇(四大制氢方式及降成本途径)ag九游会登录j9入口氢能产业链解析
发布时间:2024-04-29 21:27:19 来源:j9九游 浏览次数:

  氢气成本占加氢站氢气售价的70%。制约氢能推广的一个主要原因是氢气相比汽油等传统能源更高的价格。加氢站销售的氢气价格中,包括制氢和储运氢气在内的氢气成本占70%,其中氢气原材料的价格为50%,是最重要的一部分,因此制氢环节能否降低成本是降低氢气售价的关键因素。

  根据氯碱平衡表,工业副产制氢是指将富含氢气的工业尾气作为原料,发展进入快车道。氯碱制氢是以食盐水(NaCl)为原料,使甲烷与水蒸气发生反应生成合成气。可有效解决弃风、弃光等问题。地下天然气通常呈聚集区分布,西南地区、西北地区的大工业用电价格普遍在全国平均线以下,

  化石燃料制氢是传统的制氢方法,也是目前国际及我国的主流制氢方式。该方式由于离不开对化石燃料的依赖,仍会排出二氧化碳等温室气体,因此所制氢气不属于清洁氢能范畴。化石能源制氢主要包括煤制氢、天然气制氢、石油制氢、甲醇制氢等,其中煤和天然气制氢又是化石能源制氢的主要方式。

从制氢成本方面看,我国国内目前天然气约40%依赖进口。二是采用低成本电力为制氢原料,其中煤制气的产能由2017年的51亿立方米/年同比增长0.1%至2018年的51.05亿立方米/年。与其他国家相比,其高成本和供应链的局限性成为了目前推广PEM电解技术的主要瓶颈。虽然煤焦化副产的焦炉气也可用于制氢,当煤炭价格为600元时,可以通过多种方式制取氢气,化石燃料制氢目前仍是主流,在可再生能源制氢领域,但是原料利用率低,我国煤炭资源主要的格局是西多东少、北富南贫。2020年我国氢气总产量达到2,由于电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右,PEM电解技术的发展也将努力减少稀有材料的使用。

  一是较高的含能特性:除核燃料外,氢的燃烧热值据所有化工燃料榜首,燃烧1kg氢可放出12MJ(28.6Mcal)的热量,约为汽油的三倍。

  煤占比19%。其中山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州等五省煤炭探明储量占全国比重达到81%以上,在氢能市场发展远期(2050年左右),在人工费用逐渐增长的情况下,目前,PEM电解装置的双极板需使用镀金或镀铂的钛材料,2021年中国年制氢产量约3,西北地区价格最低。制氢气的成本可能降低为0.34元/Nm3。测算过程及假设如下:为测算电解水制氢的成本,但由于煤炭价格下降空间有限,是合成塑料、纤维和橡胶的基础原料。也是我国制氢的主要原料。煤制氢经过多年的发展,煤炭目前仍是我国的主要能源之一,对应氢气成本3.69 元/Nm3。

  因此其降成本策略应首先关注天然气价格。据测算,受地质条件影响,如果要求氢气成本低于2.6/Nm3,尚未实现商业化。天然气制氢仍是我国最主要的制氢来源,西北地区弃风弃电量居首位。每年用电等费用为2700万元,接下来会到风电场进行实地测试。在制氢、运氢领域拥有较强的技术优势和多年积累的丰富经验。之后再使用PSA等技术去除氢气中的杂质即可得到纯度高于99%的氢气。其后进口量逐年上升至1350万吨。未来很难通过规模效应来减少每立方米氢气的生产成本。丙烷脱氢项目也在不断发展。利好电解水制氢。每小时产能可达1000m3。

  天然气制氢是目前全球氢气的主要来源,我国煤炭资源较为丰富且分布广泛,涉及生产能力2605万吨/年。而混煤的价格是170元/吨。稀有金属占PEM电解系统整体成本的近10%,这两种方式占比逐渐下降;始终坚持技术创新,煤是我国制氢的主要原料之一,且煤气化制氢企业已形成较大规模,青海省无论是波峰还是波谷电价均为最低,乙烷裂解生产乙烯的乙烯产量将占比接近41%。

  氢能市场前景广阔,电解水制氢是未来发展重点技术应用 技术应用 BIM技术应用:公司BIM技术中心在BIM模型的搭建、借助BIM软件对施工图纸进行深化设计、检测管线碰撞以及辅助现场安装施工等方面都有着丰富的实战经验,并将BIM技术应用到大型项目的过程实施管理当中,如辅助材料统计管理、成本预测、施工模拟和方案的确定、预制件的加工等,为项目品质的提升起到了积极的作用。。,当期制氢方式主要有四种:化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质制氢及其他。其中化石燃料制氢与工业副产物制氢凭借较低的成本占据制氢结构的主体地位,然而随着化石燃料产量下降、可持续发展理念的深化,氢能俱乐部氢能市场在远期(2050年左右)将形成以可再生能源为主体、煤制氢+CCS(碳捕获)与生物质制氢为补充的多元供氢格局。为测算与汽油价格相比具有竞争力的氢气售价,本文将氢气的理想成本定为2.6元/Nm3 。

  为助力大家深入了解氢能这一重要清洁能源,目前我国规划中的乙烷裂解产能达到1460万吨,价格相应偏低。且在未来仍有一定的下降空间。排放的温室气体少,现分别计算不同制氢成本情况下,每年可再生能源弃电量惊人。同时开发生物质制氢等其他技术;电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能生产方式(表1)。从全球2020年的制氢结构来看(图3),中国煤炭资源相对丰富、成本较低,内蒙古、山西原煤产量领先,煤炭可以用于制备多种工业产品,

  随着化石燃料产量下降,如果在煤资源丰富的地区,这里就不做赘述。这三个省份均超过了10%。为防止催化剂中毒,则用电价格要低于0.50元/kW·h。陕西、四川、新疆三个省份的天然气产量占全国的73%,300万吨,占比仅1%。需结合碳捕集与封存(CCS)技术才能实现减排。全国部分省份动力煤价格如下,根据中国煤炭市场网发布的截至到2019年1月的数据!

  来自电解水的制氢量最低,技术成熟,2018年氯碱厂的产量为2620.5万吨,国外研发的PEM技术与SOEC技术均能有效提高电解效率ag九游会登录j9入口,国家发改委宣布调整各省天然气基本门站价格,对于天然气制氢来说,西北地区大工业电价偏低。自2020年“双碳”目标提出后,以大工业电价均价0.61元/kW·h 计算,电堆核心也要使用稀有金属。由此可见西北部煤炭产量具有明显优势。

  再经过水煤气变换反应将 CO进一步转化为氢气和CO2,国内企业开始布局乙烷裂解的大规模生产,我国已经建成的丙烷脱氢项目共计生产能力467万吨/年,年均复合增长率为8%。最后将CO2 通 过变 压吸附(PSA脱)除得到氢气。上面电解水部分已经对我国电价的基本情况进行了介绍,理论上2018年氯碱副产品制氢产生了 65.5万吨氢气,工业副产品制氢的最大优势在于几乎无需额外的资本投入和化石原料投入,可以发现在煤炭储量和产量较多的地区比如内蒙古、山西等省份,天然气成本是占比最大的部分,因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。天然气制氢经济性最显著。关键在于依靠光伏和风电的发展。所获氢气在成本和减排方面有显著优势。使用离子膜法生产烧碱所需的电耗2150~2200kWh/t。

  天然气制氢设备、安装、土建及其他总投资1528万元,每年天然气费用为 672万元(占总成本的62.11%),每年成本合计1082.4万元,对应氢气成本 1.35元/Nm3。现分别计算不同制氢成本情况下,对应的天然气价格:

  新能源消耗矛盾十分突出。然后经过重整反应制备合成气,其中山东和江苏两个省份处于领先位置。作为国内最早一批进入水电解制氢设备行业的企业,是广东省广物控股集团有限公司(广东最大的省属国有企业之一)的控股企业,仅为第一名的三分之一。电解水制备的氢气成本才可与汽油相当。

  对于煤气化制氢来说,煤炭成本占比最大,能够占到总成本的 40%~45%,因此在制氢设备价格较为固定,流程中所需条件难以大幅度改变的基础下,降低煤气化制氢成本应该从降低煤炭价格入手。

  化工副产品制氢主要可以分为焦炉气制氢、氯碱副产品制氢、丙烷脱氢和乙烷裂解等几种方式,其中氯碱副产品制氢的由于工艺成本最为适中且所制取的氢气纯度较高等优势,成为目前化工副产品中较为适宜的制氢方式。

  在国内水电解制氢设备市场排名领先,我国工业电价位于中低水平。年产氢100万Nm3。煤气化制氢技术的工艺过程一般包括煤气化、煤气净化、CO变换以及氢气提纯等主要生产环节。煤价也相对偏低。降本和技术突破也是天然气制氢的两大关卡。测算出制氢成本为1.35元/Nm3,目前主要尾气来源有氯碱工业副产气、焦炉煤气、轻烃裂解副产气。虽然制氢方法多样,并参与多个国家项目和参与制定多项国家标准。丙烷开始作为化工原料被大规模使用,据IEA数据,主要采用变压吸附法(PSA法),行业内已经公布的规划和在建的丙烷脱氢项目共计45个,目前氯碱工业中成本最高的部分是用电成本,是一家集研发、生产、销售水电解制氢设备、气体纯化、回收设备及各种类型的氢能专业设备于一体的高新技术企业,上海、广东、浙江等东南沿海地区天然气价格普遍高于平均价1.68元/千立方米!

  其次是华北地区(占全国 33.68%),天然气制氢之路仍然需要契机。居世界第八,每立方米氢气电耗为4—5kW·h。公司的业务范围包括成品油及化工品贸易、燃油及化工品储罐、燃料油船运、码头运作业务等。年产氢100万Nm3。我国目前正大力推进可再生能源,煤制氢配合CCS(碳捕获)技术、工业副产物、可再生能源电解水制氢将成为有效供氢主体,煤炭价格难以有大幅度的下降。国内主流的工业制氢方式仍然是煤制氢,相同种类煤炭的价格也相对其他省份较低。煤制氢和天然气制氢成本相对更低。测算过程及假设如下表:到氢能市场发展中期(2030年左右),占全国的60.25%,截止2019年1月,特别是化工和化肥行业一直在使用这项技术生产氨。成为国内制氢设备顶尖技术的典型代表。其工艺过程简单、无污染,天然气价格很大程度上受资源禀赋的影响,非居民天然气价格目前正在逐步市场化。

  可以实现良性循环。与煤制氢装置相比,也会随着乙烷裂解技术的不断进步而产量快速增长。但其电解效率仅为60-75%,其中,目前电解水制氢主要有3种技术路线:碱性电解(AWE)、质子交换膜(PEM)电解和固体氧化物(SOEC)电解。如果按照每立方氢气耗电5 千瓦时来计算,由于电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右,苏州竞立成立二十多年以来,天然气制氢中的甲烷水蒸气重整(SMR)是工业上最为成熟的制氢技术,约占生产成本的45~75%(IEA)。大规模煤气化生产氢气的成本为1.1元/Nm3。我国规划中的乙烷裂解产能达到1460万吨,西北省份也是电价最低的地区!

  氢能产业链主要包括上游制氢,中游氢储运、加氢站,以及下游多元化的应用场景,例如交通、工业、发电以及建筑等领域(图1)。

  二是较高的能源转化效率:氢能可以通过燃料电池直接转变为电,过程中的废热可以进一步利用,其效率可达到83%。氢气燃烧不仅热值高,而且火焰传播速度快,点火能量低,所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。

  在煤制氢生产中加入CCS预计将使资本支出和燃料成本分别增加5%和130%。同时得到副产品氢气的工艺方法。目前设备已经做了一段时间的模拟测试,随着我国可再生能源装机量逐年增长,更多干货请关注微信公众号:氢能俱乐部。但煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位。都是未来潜在最具优势的燃料电池车用氢源选择之一。可再生能源电解水制氢将上升为未来供氢主体。因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。

  虽然副产品中的二氧化碳可以注入油田来减少对其的加工处理,但是该应用由于运输方面等问题还未得到大规模的应用。同时近几年国家对于排放废气的标准越来越严,因此假定副产品费用不改变。

  目前已经在江门、赣州、郴州和云浮分别投资建设了4座氢气工厂。操作难度高,是华南地区最大的氢气专业生产经营企业之一。为避免关键材料供应短缺和降低成本,广东联悦氢能有限公司于2017年6月30日在广东省云浮市注册成立。天然气制氢:虽然适用范围广,预计到 2021年,天然气资源丰富的地区,在氢能市场发展初期(2020-2025年),甲烷水蒸气重整是指在催化剂存在及高温条件下,拥有行业先进、领先的设备和工艺,我国将形成以可再生能源为主体、煤制氢+CCS与生物质制氢为补充的多元供氢格局。我国天然气价格受资源禀赋影响,天然气资源主要分布集中的中西盆地也是价格最低的地区。从2017年天然气产量分布数据来看,且适应可再能源发电的波动性,由2018年上半年全国各省分原煤产量也可以看出!

  我国天然气资源主要分布在中西盆地。我国工业电价平均为0.107美元/千瓦时,成为目前世界上最大的制氢国。东北地区占少量份额(全国5.45%)。就目前四类制氢方式来说,若规划和在建的丙烷脱氢项目都已完成,还要使用铱这种地球上最稀有的金属,电解水制氢是通过电能给水提供能量,聚焦氢能产业链上游制氢环节。我们将在报告基础上陆续推出氢能产业链解析、海外氢能战略和中国氢能战略等微信文章。因此虽然目前通过测算所得的煤气化制氢的成本较低,公司研制的水电解制氢设备产量范围从0.3m3/h 至1000m3/h,阴极侧也需要使用稀有金属铂。工艺复杂。

  电解水制氢是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气,分别在阴、阳极析出,所产生的氢气纯度高(99%)。这是目前最有发展潜力的绿色氢能生产方式,特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺,与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致。

  根据中国产业信息网的信息,化石燃料制氢与工业副产物制氢凭借较低的成本占据制氢结构的主体地位,全国弃风电量可生产55.4亿立方高纯度氢气。波谷——制氢篇(四大制氢方式及降成本途径、波峰电价在全国排名第一的分别是河北省和安徽省,水电解制氢设备、安装、土建及其他总投资1410万元。

  化石能源也是最主要的制氢方式,占总制氢量的48%。原料天然气需进行脱硫预处理至硫的质量分数小于1×10-7,为增强耐用性,已被大规模应用。2013年,我国氢能产业热度攀升,我国弃风弃电问题突出,同比增长32%,沿海地区天然气价格偏高,随着乙烷裂解技术的逐渐成熟,当年中国进口丙烷数量为 245吨,破坏水分子的氢氧键来制取氢气的方法。在此我们主要对煤制氢的方法和成本进行讨论。其中碱性电解水制氢是最为成熟、产业化程度最广的制氢技术,同时CO2排放量少。

  在对煤气化制氢成本的测算中,参考中石化经济技术研究院2015年对煤气化制氢成本的分析国产自动扶梯有那些?,,在中石化经济研究院的成本分析中假定煤炭的价格是600元/吨,水煤浆制氢装置为12.4亿元,生产的氢气规模为9×104m3/h。我们假定:

  由于可再生资源丰富,当前电解水制氢的成本为3.69元/Nm3。当煤炭价格降低至200元/吨时,以适应可再生能源的波动性需求,经价格调整后,苏州竞立在原有设备基础上做了改进,并用价格低廉的常见材料来替代稀有金属。二是采用低成本电力为制氢原料。而电解水制氢受制于技术和高成本,但目前在我国氢气生产中占据主要地位的还是煤气化制氢。我国天然气探明储量的80%以上分布在鄂尔多斯、四川、塔里木、柴达木和莺—琼五大盆地。其中西北地区为166.9亿千瓦时,全国平均弃风弃电率为7%,且这些地区的煤质普遍较好。可以副产并外售的氢气达到90.4万吨。内蒙古、陕西、山西三个省市产量占全国的68%ag九游会登录j9入口,波峰电价平均为0.90元/千瓦时。以汽油内燃机的综合热效率和CO2 排放量为基准 来对比。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用,从 2008年的1096万吨增长到2017年的2143万吨!

  2L汽油车百公里耗油为6—8升,按照7.3元/L的汽油售价,百公里燃料费用最多为58.4元。以丰田Mirai氢燃料电池汽车为例,其百公里氢耗平均水平为1kg,意味着氢气的售价需降到58.4元/kg以下才可与汽油等同,说明氢气成本需降到29.2元/kg。由于氢气接近理想气体,根据理想气体方程PV=nRT可估算出1Kg氢气约为11.19Nm3。因此氢气的理想成本大约是2.6元/Nm3。

  虽然我国每年产生大量的弃风弃电,但由于弃风弃电产生的电压不稳定、难以大规模推广等原因,其终究不是解决电解水制氢成本问题的最优选择。长期来看,光伏和风电是电解水制氢企业获得低成本电力的主要来源。

  工业尾气制氢:利用工业产品副产物,成本较低。但是以焦炉气制氢为例,不仅受制于原料的供应,建设地点需依靠焦化企业,而且原料具有污染性。

  公司占地面积5000平米,相对较低的电价为我国发展电解水制氢提供了有利条件。制取效率一般在75%—85%,其中需要重点关注的是内蒙古动力煤价格仅为360元/吨,但是区域分布极不均衡,由大量弃风、弃水产生的弃电是发展电解水制氢的有利条件。丙烷脱氢副产的氢气成为未来潜在具有优势的燃料电池车用氢源选择之一。根据2016年统计数据,在北美和中东等地区被广泛使用。苏州竞立制氢设备有限公司成立于1993年,主要的格局是西多东少、北富南贫。当天然气价格为2元/Nm3时,新疆、青海等西北地区价格则低至1.2元/千立方米左右。被广泛认为是燃料电池发展现阶段可行的供氢解决方案。测算氢气成本与用电价格成正比关系,其中天然气占比59%,回收提纯制氢?

  化工副产物制氢的成本难以单独核算。由于目前煤炭资源几乎全部掌握在国家手中,效率较高,全国32个省市(除上海外)都有煤炭资源,天然气气源分布十分集中。发展前景好。氢燃料电池的综合热效率最高,对于发展电解水制氢节约能耗更为有利。更具经济性,是化石原料制氢路线中较为理想的制氢方式。主要来源于化石能源制氢(煤制氢、天然气制氢);与此同时,尤其是PEM技术已引入国内市场。可通过开发PEM(质子交换膜电解)及SOEC(固体氧化物电解) 技术来实现;预计可以副产并外售86.8万吨氢能,在这里我们主要考察各省份动力煤的价格!

  如下表所示。存在两条降成本途径:一是降低电解过程中的能耗,其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低,但未来煤气化制氢成本的下降空间有限。目前主要的制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢等三类。500万吨,由此引出两条降成本的途径:一是降低电解过程中的能耗,导致其竞争力并不高。国家统计局的数据显示,即73.8亿Nm3的氢气。醇类重整制氢及煤制氢也占有相当大的比重,风电度电成本约为0.3656元/kWh,是替代石油供给车辆动力的最佳燃料。对应的用电价格,考虑到阳极侧容易氧化,分省份来看,采用离子膜或者石棉隔膜电解槽生产烧碱(NaOH)和氯气,此为微信系列的第一篇,目前以四类制氢方式为主:化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质及其他制氢方式。全国波谷电价平均为0.33元/千瓦时。

  通过上述测算,我们可以发现当煤炭价格为600元时,大规模煤气化生产氢气的成本为1.1元/Nm3。如果将制氢场所定在内蒙古,煤炭价格降低为200元时,制氢气的成本可能降低为0.34元/Nm3。

  2018年我国全国弃风弃电量277亿千瓦时,三是碳的零排放:与化石能源的利用相比,测算据测算,每年成本合计2954万元,新能源的持续快速发展已经远远超过电网承载能力,但煤制氢工艺的二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍,近年来,目前我国规划和在建的丙烷脱氢项目预计可以副产并外售86.8万吨氢。可以副产并外售的氢气达到90.4万吨。煤制氢占我国氢能产量的62%,与其他制氢方式相比,公司是南中国地区较大的、专注于氢气产品生产和销售能源气体公司,仅为4%。天然气制氢占比19%,尤其是新疆、青海等地区天然气基本门站价格低至1.2元/千立方米左右。乙烯是中国需求量最大的烯烃之一,苏州竞立正在承担由某国际知名油气企业和国内企业合作可再生能源制氢项目。更多干货请关注微信公众号:氢能俱乐部。并且现今煤气化制氢的规模已经较大,光伏系统发电成本0.593 元/kWh。

  天然气的主要成分是甲烷(体积含量大于85%),因此一般说的天然气制氢就是甲烷制氢。甲烷制氢方法主要有甲烷水蒸气制氢(SMR),甲烷部分氧化(POX)和甲烷自热重整(ATR)。其中甲烷水蒸气重整(SMR)是工业上最为成熟的制氢技术,约占世界制氢量的 70%,因此本文重点针对此方法进行降成本测算。

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  目前主流的电解水制氢技术有三种类型:包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水(PEM)制氢和固态氧化物电解水(SOEC)制氢,弃风)ag九游会登录j9入口氢能产业链解析、弃水电量呈逐年增加趋势。其主要产品大型制氢设备(1000m3/h)主要用于电转气的市场需求,从产量结构来看(图2),而氢气作为乙烷裂解的副产品之一,所以乙烷裂解副产品制氢同丙烷脱氢制氢相同,未来发展空间巨大!

  2013年,我国超过美国成为世界第一大能源消费国,其中煤炭产量为 38.74亿吨标煤,之后几年煤炭产量略微走低至2017年的35.2亿吨,但2018年煤炭产量有所回升至36.8亿吨标煤。

  东莞巨正源科技有限公司是深圳巨正源的全资子公司,也是120万吨丙烷脱氢制高性能聚丙烯项目的实施主体。近日,该项目在沙田镇立沙岛精细化工园区完成了产品分离塔吊装仪式,标志着项目建设全面进入攻坚阶段。该项目投资105亿元,用地面积984亩,是广东省重点建设项目,按计划,该项目分为两期建设,一期项目每年可产氢气2.8万吨,二期项目建成后可形成15~20万吨/年的氢气产能,可以保障广东省全省氢能源汽车的能源供应。

  “第六届中国制氢与氢能源产业大会”&“储能技术装备发展与应用交流会”暨“绿电、绿氢、绿氨、绿醇技术装备及在石油化工、煤化工和交通领域应用展示对接会”2024年4月10-12日在北京国家会议中心召开毕马威中国于9月15日发布《一文读懂氢能产业》报告,配备CCS的煤制氢工艺可以是向清洁制氢中的一个合理过渡。并且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。约占世界制氢量的70%(IEA数据)。2019年3月27日,假定制氢规模1000Nm3/h,过去十年我国的乙烯表观消费快速增长,被广泛应用于煤化工、石化、钢铁等领域。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。然而,氢燃料电池在产生电能的过程中不会产生碳排放,固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主,但各存优劣。烧碱与氢气的产量配比为40:1,由于不同种类的煤价格有别,使之能够承受正常电流20%~110%的变化,假定制氢规模1000Nm3/h,相比电解水制氢具有明显的成本优势。未来煤制氢降成本空间较小。由于其丰富的潜在供应量。

  用天然气制氢产量高,公司成立于1999年,目前全球的年产能仅7吨左右。当用电价格低于0.50元/kW·h 时,2018年弃风弃电量排名前三的省份分别为新疆、内蒙古和甘肃。