制氢技术:蓝氢为过渡方案,绿氢是终极路线
1.1 目前的制氢方法
2022 年全球氢气总生产量约 9500 万吨(同比+3%),其中中国产量占比 30%, 目前传统化石燃料制灰氢仍为主要方式。2022 年全球氢气总生产量约 9500 万吨,同比 增长 3%,大部分氢气通过传统化石燃料生产,其中天然气制氢是最主要的制氢方法, 占产氢总量的 62%,其次为煤炭制氢占 21%,主要在我国,工业副产制氢占 16%。分 区域来看,全球氢产量的 70%集中在中国、美国、中东、印度和俄罗斯,其中中国由于 炼油和化工行业的需求氢产量约占全球的 30%。 目前低碳氢产量仅占 0.7%,IEA 预计到 2030 年低碳氢产量可达 2000 万吨。2022 年全球低碳氢产量仅不到 100 万吨,占氢气总产量的 0.7%。其中电解水技术生产的绿 氢产量在快速增长,但 2022 年产量仍不足 10 万吨,同比增长 35%。IEA 预测,假设已 宣布的建设项目全部投产,到 2030 年,低碳氢产量可达 2000 万吨,其中主要分布在欧 洲(30%)和澳大利亚(20%)地区。
绿氢方面,欧洲、澳大利亚、美国受政策推动发展较为积极,拉美、非洲也有所布 局。根据国际能源署《全球氢能回顾 2023》,目前已宣布的低碳氢项目多数为电解氢的 绿氢项目,到 2030 年 70%以上的低碳氢生产可来自电解氢。分区域来看,欧洲地区发 展较为积极的为西班牙、丹麦、德国和荷兰,合计占欧洲绿氢总产量的 55%,主要受 IPCEI 项目和欧洲氢能银行的推动;澳大利亚依靠丰富的风光资源,到 2030 年绿氢产量有望 达 600 万吨,并且有望实现绿氢出口;拉美地区已宣布的项目到 2030 年绿氢产量也有 望达 600 万吨,其中主要集中在智利、巴西和阿根廷;美国主要受益于清洁氢生产的税 收抵免(Clean Hydrogen Production Tax Credit),至 23 年 9 月的前 12 个月宣布的电 解槽项目产能达 9GW;中国方面,已宣布项目正在积极建设落地(约占总规划产量的 40%);非洲地区,已宣布项目到 2030 年绿氢产量有望达 200 万吨,主要集中在肯尼 亚、毛里求斯、摩洛哥、纳米比亚和南非,已有 9 个项目规划产能超过 1GW。 蓝氢方面,美国和欧洲(英国、荷兰和挪威)为蓝氢的主产地。根据 IEA 统计的现 已宣布的项目预测,到 2030 年美国蓝氢产量有望达到 400 万吨,欧洲有望达 300 万吨, 主要产地为英国、荷兰和挪威。
1.2 成本对比
利用可再生能源发电制绿氢是未来趋势,2030 年光伏耦合绿氢成本有望降至 1~1.5 美元/kg。根据 IEA,2021 年全球生产氢气的平均成本为:天然气制氢成本 1.0-2.5 美元 /kg;采用 CCUS 技术的蓝氢成本 1.5-3.0 美元/kg;使用可再生电力电解生产氢气的绿 氢成本为 4.0-9.0 美元/kg。到 2030 年光伏耦合的绿氢成本有望降低至 1.5 美元/kg,到 2050 年在光伏资源较好的地区有望降低至 1 美元/kg(利用小时数达 2600 小时),其 中电力成本占比约 55%。
目前灰氢生产成本最低,仍然为供氢主体,未来向绿氢和蓝氢生产方式转变主要取 决于经济成本的降低。目前我国灰氢成本最低(煤制氢 7~10 元/kg、工业副产制氢 10~16 元/kg)但碳排放量较高,绿氢的生产成本较高(市电生产成本 30~40 元/kg),我们认 为未来氢能行业能否获得成功主要取决于向绿氢和蓝氢生产方式转变的经济可行性,主 要受可再生能源成本、基础设施建设和维护成本、资本成本等因素的推动。