目前行業(yè)中有三種主要氫氣制取途徑,以制作過程中碳排放量可以劃分為:灰氫:以化石能源煤炭、天然氣重整制氫或者焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫等工業(yè) 副產(chǎn)氣制氫為主要制氫方式方式;藍氫:在制作灰氫的過程中結(jié)合碳捕捉、利用及封存技術(shù)(CCUS)減少二氧化碳排放;綠氫:通過可再生能源電解水制取的氫氣,在制取的過程中幾乎沒有碳排放。
工業(yè)副產(chǎn)氫所產(chǎn)出的灰氫,是我國主要氫氣來源之一,隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,工業(yè)副產(chǎn)氫在氫能產(chǎn)業(yè)初級及中期的氫源供給中越來越占據(jù)主要地位。工業(yè)副產(chǎn)氫成本低廉,對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展起促進作用,但另一方面,在“3060”的大背景下,工業(yè)副產(chǎn)氫只能作為短期過渡方案,要盡快轉(zhuǎn)向可再生能源制氫賽道。
工業(yè)副產(chǎn)氫打通氫能產(chǎn)業(yè)鏈
碳達峰碳中和目標(biāo)下,綠氫將是氫能產(chǎn)業(yè)未來重要的發(fā)展方向,但當(dāng)前,由于可再生能源資源稟賦與終端用能需求空間分布不匹配,能源用氫政策不能“一刀切”,綠氫的發(fā)展要循序漸進。
我國是全球最大的工業(yè)副產(chǎn)氫國家,因此工業(yè)副產(chǎn)氫在氫氣供應(yīng)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。同時,與可再生能源電解水產(chǎn)業(yè)資源豐富的西北地區(qū)相比,工業(yè)副產(chǎn)氫可覆蓋京津冀、長三角和廣東地區(qū),與氫能應(yīng)用先發(fā)地區(qū)匹配。
從能源結(jié)構(gòu)看,全球有21%的氫氣來自工業(yè)副產(chǎn)氫,當(dāng)前中國氫能源結(jié)構(gòu)為煤制氫的氫氣占比約62%、天然氣制氫占19%,工業(yè)副產(chǎn)占18%,電解水制氫僅占1%。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制儲加運幾個環(huán)節(jié),氫能的終端價格也與這些環(huán)節(jié)有關(guān),其中如何獲得價格低廉的氫氣、以經(jīng)濟安全的方式儲運、終端使用規(guī)模化以及低成本制造,是決定氫能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用規(guī)模提升的關(guān)鍵。
各種工業(yè)副產(chǎn)氫方式的成本
當(dāng)前綠氫成本依舊很高,工業(yè)副產(chǎn)氫利用焦?fàn)t煤氣、煉廠氣和氯堿化工尾氣等氣體生產(chǎn)氫氣,資源豐富,價格低廉,在現(xiàn)階段適合推廣。
焦化副產(chǎn)氫
焦?fàn)t煤氣是指焦煤在煉焦過程中,煤炭在爐中經(jīng)過高溫干餾后,產(chǎn)生焦油和焦炭的同時,伴生的一種可燃性氣體。當(dāng)前焦?fàn)t煤氣直接提氫投資較低,相比使用天然氣和煤制氫更具成本優(yōu)勢,是大規(guī)模生產(chǎn)低成本廉價氫氣的有效途徑。但需要指出的是,焦?fàn)t煤氣資源分布相對集中,與我國煤炭、焦化行業(yè)高度重合,基本分布在西北、華北地區(qū),距離長三角、大灣區(qū)等經(jīng)濟活躍區(qū)較遠,遠距離運氫成本較高,所以只能滿足當(dāng)?shù)赜脷湫枨?,無法擴展全國。
氯堿化工副產(chǎn)氫
氯堿工業(yè)是我國的基礎(chǔ)工業(yè),目前我國是世界上燒堿產(chǎn)能最大的國家,占全球產(chǎn)能的40%,每年氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫氣穩(wěn)定在70萬噸以上。氯堿工業(yè)以飽和氯化鈉溶液為原料,將其通入電解槽中進行電解,生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣等基礎(chǔ)工業(yè)原料。
丙烷脫氫副產(chǎn)氫
丙烷脫氫產(chǎn)業(yè)與氫能產(chǎn)業(yè)負(fù)荷中心有很好的重疊,丙烷脫氫裝置副產(chǎn)氫接近氫能負(fù)荷中心,可有效降低氫氣運輸費用,而且該產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)氫容易凈化,回收成本低,因此丙烷脫氫裝置副產(chǎn)氫是氫能產(chǎn)業(yè)良好的低成本氫氣來源。
工業(yè)副產(chǎn)氫雖然屬于灰氫,但相較于化石燃料制氫,它既能提高資源利用效率和經(jīng)濟效益,又能在一定程度上降低大氣污染,不過從長遠來看,想要達到碳達峰、碳中和的目標(biāo),最終需要發(fā)展綠氫。
作為全球最大的氫能生產(chǎn)國和消費國,我國生產(chǎn)的氫氣大部分為灰氫,可再生能源制氫產(chǎn)比較低。產(chǎn)業(yè)鏈不完善是限制綠氫發(fā)展的重要因素。
《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出,我國的焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、合成氨及合成甲醇、丙烷脫氫等工業(yè)每年能夠提供百萬噸級的氫氣供應(yīng),可在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期提供低成本、分布式氫源。
也為綠氫后續(xù)的產(chǎn)業(yè)布局提供基礎(chǔ),自《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》發(fā)布以來,各地加快了綠氫產(chǎn)業(yè)布局,2023年6月,世界經(jīng)濟論壇(WEF)發(fā)布《中國綠氫發(fā)展路線圖》,繪制了助力中國實現(xiàn)2030年綠氫發(fā)展目標(biāo)的路徑。
各地也相繼開始綠氫產(chǎn)業(yè)布局。
2022年11月,吉林省人民政府接連發(fā)布三份氫能相關(guān)政策文件:吉林省新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃(2022-2030年)的通知、《吉林省支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策措施(試行)》及《“氫動吉林”行動實施方案》。在《“氫動吉林”行動實施方案》中,公布了57個項目清單,其中綠氫&綠氨&綠甲醇項目等化工項目合計17個。
內(nèi)蒙古印發(fā)了《內(nèi)蒙古自治區(qū)“十四五”氫能發(fā)展規(guī)劃》,《促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》,《風(fēng)光制氫一體化示范項目實施細則》等。今年,內(nèi)蒙古地區(qū)已批復(fù)30多個綠氫示范項目,是國內(nèi)規(guī)劃建設(shè)綠氫示范項目最多的?。▍^(qū)),預(yù)計到年底,內(nèi)蒙古將形成10萬噸綠氫產(chǎn)能,至2025年,年產(chǎn)能將達到52萬。
我國應(yīng)充分利用工業(yè)副產(chǎn)氫快速壯大市場規(guī)模,工業(yè)副產(chǎn)氫應(yīng)結(jié)合地域資源特點,與多種氫源齊頭并進,加速綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
今年上半年,內(nèi)蒙古簽約落地及開工的綠氫項目多達30多個。內(nèi)蒙古利用其豐富的風(fēng)光自然資源,開發(fā)風(fēng)光儲氫一體化項目,利用可再生能源實現(xiàn)地區(qū)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
氫能觀察捕捉綠氫發(fā)展焦點,舉辦“2023第三屆中國綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇”。邀請行業(yè)內(nèi)專家學(xué)者、氫能行業(yè)業(yè)主方、制氫供應(yīng)商、政府合作單位等,以內(nèi)蒙古鄂爾多斯為落腳點,共同探討我國綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。