氢能在化工与冶金领域应用项目可行性研究

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1、工业领域氢气的主要应用场景为制甲醇、合成氨、冶金等方向

作为碳排放占比较大的行业，化工和钢铁企业面临着节能减排的巨大压力。由于绿氢在这两个领域中是作为灰氢和蓝氢的替代，而电费又占绿氢成本最大部分，同时能源成本在这两个行业里面占比较高。故长期而言，化工和钢铁行业分布将向风光资源禀赋较好，电力成本较低的区域进行富集。

甲醇：国内市场方面，目前中国甲醇的产能位列世界第一，根据广东化工交易中心数据显示，2021年国内甲醇产能过剩19.8%。国外市场方面，2020年中国、南美、北美、中东的甲醇产能占全球比重达97%。其中中国占比最高约65.8%，其次为中东15.3%，北美8.4%，南美7.5%。

合成氨：国内市场方面，从2012年到2022年合成氨产量在5313万吨上下波动。国外市场方面，2019年中国合成氨的产能在全球位于前列，欧洲整体加起来比中国多565万吨，东南亚整体产量为700万吨。

冶金：各洲粗钢产量方面，根据世界钢铁协会数据显示2022年亚洲13.28亿吨，欧洲1.72亿吨，美洲0.74亿吨，非洲0.21亿吨，大洋洲0.06亿吨。2022年中国粗钢产量为10.18亿吨位居全球第一。

2、国内化工领域不同氢气来源成本对比

化工行业是电解槽制氢的重要下游。国家发展和改革委员会、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局等四部门曾发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022版）》，对炼油、煤化工、合成氨等化工行业出台绿色化转型和降碳的实施指南，为以可再生氢为基础的清洁化工产业发展奠定了基础。

由中国氢能联盟研究院测算，2030年，化工行业氢气需求总可再生氢消费量约为376万吨，是中国最大的可再生氢需求市场。而电解水制氢是制造可再生氢气的主要方式。

分地区来看，西北地区由于具备化工产业及可再生电力资源优势，将成为最大的化工可再生氢消费地，其次分别是华东、东北和西南地区。

国内主要以成本低的煤气化制氢技术路线为主。煤的气化制氢工艺包括气化剂反应、煤气净化、CO转换、变压吸附提纯。

按照1万标方/h的装置计算，假设每标方设备的投资强度为1.7万元，年工作时间近7680小时，每吨氢气耗7.5吨无烟煤，无烟煤价格按照近730元/吨，测算煤制氢成本12.4元/kg。

按照当前50元/吨的碳价计算，每生产一标方氢气产生26千克的二氧化碳，则加上碳排放成本后的制氢成本为13.7元/kg。

假设使用碳捕捉技术制造灰氢，按每捕捉一吨二氧化碳花费160元来计算，煤制灰氢的成本为16.6元/kg，绿氢仍未达到平价水平。

沙漠里的游鱼 发表于 2023-9-1 19:50

目前国内绿氢制备主要采用碱性电解槽，PEM电解槽使用较少。碱性电解槽制绿氢成本测算基本假设：

（1）碱性电解水制氢设备按1000标方/时，720万元/套计算。

（2）按照年生产时间4000小时，电耗4.4 kWh/标方，电价0.25元/kWh。1000标方的碱性电解槽制氢成本为18.58元/kg，与化石燃料制氢相比暂时还未实现平价。但从远期看，若风光发电电价进一步下降至0.2元/kWh，并且电解效率提高，电耗下降至4kWh/标方时，则绿氢成本有望得到平价。

PEM电解槽制绿氢成本测算基本假设：

（1）PEM电解水制氢设备按200标方/时，600万元/套计算。

（2）按照年生产时间4000小时，电耗4.2 kWh/标方，电价0.25元/kWh。

1000标方的PEM电解槽制氢成本为32.9元/kg，远未能达到平价。然而PEM电解槽对可再生能源适应性好，响应速度快，目前有项目采用PEM：ALK=2:8的配置比例进行使用。

若考虑把碱性电解槽的氢气制成氨或甲醇等化工产品，每吨的合成氨需要消耗178kg的氢气，再加上400元/吨的制备成本，绿氨成本为3708元/吨；而市场上的化石燃料制得的合成氨加上碳税后的成本约为3211元/吨，两者成本仍有所差距，考虑到目前合成氨价格处于历史低位，随着电价下行，两者有望平价。

若用于合成甲醇，每吨甲醇需消耗130kg的氢气，加上1100元/吨的制备成本，绿醇的合成成本大约为3516元。而工业甲醇加上碳税价格后也仅需2199元/吨。

因此现阶段的绿氨与绿醇还不具备经济性，但如果配合国家和地方的氢能项目补贴，电力成本下降或将绿色化工产品销往海外碳税价格更高的国家则有望实现平价。

【化工装备十年大发展】1114-2023年国内首套“制氢-储氢-发电-供热-制冷”五联供系统
https://bbs.hcbbs.com/thread-4835271-1-1.html
(出处: 海川化工论坛网)

高压气态储氢缠绕气瓶前景怎么样？
https://bbs.hcbbs.com/thread-4835413-1-1.html
(出处: 海川化工论坛网)