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“綠氫”替代“灰氫”的趨勢分析

2023-03-13 08:50  來源：嘿嘿能源heypower   瀏覽：  

1.全球純氫產(chǎn)量達 7000 萬噸，中國為第一大制氫國。
根據(jù)國際能源署，2021 年全球氫氣總產(chǎn)量（含合成氣）約 9400 萬噸，同比增長 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 萬噸。伴隨世界各國減排承諾方案的推進，預(yù)計 2030年全球氫氣產(chǎn)量有望突破 1.5 億噸。自 2020 年“雙碳”目標提出以來，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速，氫能產(chǎn)量由 2017 年的 1915 萬噸增長至 2021 年的 3300 萬噸，5 年 CAGR 達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，無碳排放的綠氫將逐步取代灰氫。
氫制取來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、藍氫和灰氫三種路徑，其中灰氫指通過化石燃料燃燒/工業(yè)副產(chǎn)轉(zhuǎn)化而來的氫能，生產(chǎn)過程中釋放大量的二氧化碳，無法實現(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)過程中的碳排放，實現(xiàn)低碳制氫，作為過渡性的技術(shù)手段；綠氫則是通過光伏發(fā)電、風(fēng)電及太陽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，在制備過程中不會產(chǎn)生二氧化碳，為真正意義上的綠色環(huán)保“零碳氫氣”，目前受制于技術(shù)門檻和較高成本，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
目前化石能源是全球氫氣生產(chǎn)的主要來源，電解水制氫占比僅 0.04%。從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)來看，2021 年全球 9400萬氫氣產(chǎn)量主要來源于化石能源制氫，占比高達 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 62%，低碳排放制氫占比僅 0.7%，其中電解水制氫產(chǎn)量僅 3.5 萬噸，占比 0.04%。從我國制氫結(jié)構(gòu)來看，由于我國天然氣緊缺依賴進口，煤炭資源豐富，我國氫能生產(chǎn)來源主要以煤炭為主，2020 年我國煤制氫占比高達 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 1%。
相較灰氫，綠氫在碳排放、儲能、制氫純度和生態(tài)循環(huán)方面具有顯著優(yōu)勢。
1）綠氫具備“零碳排”的制備優(yōu)勢，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 萬噸氫氣產(chǎn)量的二氧化碳排放量超 9000 萬噸，低碳排制氫產(chǎn)量不足100 萬噸?；覛錅p碳空間極大，而綠氫在制備過程中幾乎不排放溫室氣體，每生產(chǎn) 1 噸氫氣碳排量僅 0.03 噸，在雙碳目標要求下灰氫勢必被更清潔的綠氫所取代。
2）綠氫儲能具有規(guī)模大、時間長、儲存與轉(zhuǎn)化形式多樣等優(yōu)勢，可解決新能源消納問題。近年來新能源的迅速發(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)電的隨機性、季節(jié)性、反調(diào)峰特性及不可預(yù)測性導(dǎo)致部分電能品質(zhì)較差，疊加儲能技術(shù)有限，“棄風(fēng)棄光”問題快速增長。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”問題。綠氫作為儲能的方式，或?qū)⒕G氫轉(zhuǎn)為綠氨、綠醇，具備以下優(yōu)勢：①儲能規(guī)模大且時間長：電化學(xué)儲能的容量是兆瓦級（MW），儲能時間是 1 天以內(nèi)；抽水蓄能容量是吉瓦級（GW），儲能時間是 1 周-1 個月；而氫能儲能的容量是太瓦級（TW），時間可以達到 1 年以上；②可跨長距離儲能：氫儲能可以做到跨區(qū)域長距離儲能；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 99%，提純后純度進一步提升至 99.999%，具有明顯優(yōu)異性，適用于對氫氣純度、雜質(zhì)含量要求苛刻的冶金、陶瓷、電子、航天航空等行業(yè)。
3.綠氫逐步取代灰氫成為必然。
根據(jù)主要國際能源組織的預(yù)測，到 2050 年全球的綠氫產(chǎn)量將遠遠高于藍氫。IEA 預(yù)測 2030 年電解水制氫及生物質(zhì)制氫等綠氫產(chǎn)量占比將達 34%，2050 年全球綠氫產(chǎn)量將達 3.23 億噸，較藍氫產(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，屆時電解水制氫將成為具有成本競爭力的制氫工藝，耦合 CCUS 的化石能源制氫產(chǎn)量則將滿足 16%的氫氣需求。而彭博新能源財經(jīng)則預(yù)測 2050 年全球氫能產(chǎn)量將達到 8 億噸，且全為綠氫。
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