可是以焦炉气造氢为例

天然气制氢中的甲烷水蒸气沉整(SMR)是工业上最为成熟的制氢手艺,约占世界制氢量的 70%(IEA数据)。我国天然气价钱受资本禀赋影响,天然气资本次要分布集中的盆地也是价钱最低的地域。特别是新疆、青海等地域天然气根基门坐价钱低至 1.2 元/千立方米摆布。据测算,当天然气价钱为 2 元/Nm3时,测算出制氢成本为 1.35 元/Nm3,比拟电解水制氢具有较着的成本劣势。

做为国内最早一批进入水电解制氢设备行业的企业,姑苏竞立成立二十多年以来,一直手艺立异,成为国内制氢设备顶尖手艺的典型代表。公司研制的水电解制氢设备产量范畴从0.3m3/h 至 1000m3/h,其次要产物大型制氢设备(1000m3/h)次要用于电转气的市场需求,可无效处理弃风、弃光等问题。

2018 年弃风弃电量排名前三的省份别离为新疆、和甘肃,全国平均弃风弃电率为 7%,这三个省份均跨越了 10%。因为可再生资本丰硕,西北省份也是电价最低的地域。

电解水制氢是通过电能给水供给能量,水的氢氧键来制取氢气的方式。其工艺过程简单、无污染,制取效率一般正在75%—85%,每立方米氢气电耗为 4—5 kW·h。因为电费占整个水电解制氢出产费用的 80%摆布,导致其合作力并不高。更多干货请关心微信号:氢能俱乐部。因而水电解制氢成本的环节正在于耗能问题。由此引出两条降成本的路子:一是降低电解过程中的能耗,二是采用低成本电力为制氢原料。

东莞巨正源科技无限公司是深圳巨正源的全资子公司,也是 120 万吨丙烷脱氢制高机能聚丙烯项目标实施从体。近日,该项目正在沙田镇立沙岛精细化工园区完成了产物分手塔吊拆典礼,标记着项目扶植全面进入攻坚阶段。该项目投资 105 亿元,用地面积 984 亩,是广东省沉点扶植项目,按打算,该项目分为两期扶植,一期项目每年可产氢气 2.8 万吨,二期项目建成后可构成15~20 万吨/年的氢气产能,能够保障广东省全省氢能源汽车的能源供应。

国度统计局的数据显示,2018 年氯碱厂的产量为 2620.5 万吨,按照氯碱均衡表,烧碱取氢气的产量配比为 40:1,理论上 2018 年氯碱副产物制氢发生了 65.5 万吨氢气,即 73.8 亿Nm3的氢气。

以汽油内燃机的分析热效率和CO2排放量为基准来对比。氢燃料电池的分析热效率最高,同时CO2排放量少,是替代石油供给车辆动力的最佳燃料。

我国煤炭资本次要的款式是西多东少、北富南贫。、山西原煤产量领先,煤价也相对偏低。当煤炭价钱为 600 元时,大规模煤气化出产氢气的成本为 1.1 元/ Nm3。若是正在煤资本丰硕的地域,当煤炭价钱降低至 200 元 /吨时,制氢气的成本可能降低为 0.34 元/ Nm3。但因为煤炭价钱下降空间无限,且煤气化制氢企业已构成较大规模,将来煤制氢降成本空间较小。

因为电费占整个水电解制氢出产费用的 80%摆布,因而水电解制氢成本的环节正在于耗能问题。存正在两条降成本路子:一是降低电解过程中的能耗,可通过开辟 PEM(质子互换膜电解) 及 SOEC(固体氧化物电解) 手艺来实现;二是采用低成本电力为制氢原料,环节正在于依托光伏和风电的成长。以大工业电价均价 0.61 元/ kW·h 计较,当前电解水制氢的成本为3.69 元/Nm3。当用电价钱低于 0.50 元/kW·h 时,电解水制备的氢气成本才可取汽油相当。光伏系统发电成本 0.5930 元/kWh,风电度电成本约为 0.3656 元/kWh,且正在将来仍有必然的下降空间。

天然气的次要成分是甲烷(体积含量大于 85%),因而一般说的天然气制氢就是甲烷制氢。甲烷制氢方式次要有甲烷水蒸气制氢(SMR),甲烷部门氧化(POX)和甲烷自热沉整(ATR)。此中甲烷水蒸气沉整(SMR)是工业上最为成熟的制氢手艺,约占世界制氢量的 70%,因而本文沉点针对此方式进行降成本测算。

化工副产物制氢次要能够分为焦炉气制氢、氯碱副产物制氢、丙烷脱氢和乙烷裂解等几种体例,此中氯碱副产物制氢的因为工艺成本最为适中且所制取的氢气纯度较高档劣势,成为目前化工副产物中较为适宜的制氢体例。

我国煤炭资本较为丰硕且分布普遍,全国 32 个省市(除上海外)都有煤炭资本,可是区域分布极不服衡,次要的款式是西多东少、北富南贫。此中山西、、陕西、新疆、贵州等五省煤炭探明储量占全国比沉达到 81%以上,且这些地域的煤质遍及较好。由 2018 年上半年全国各省分原煤产量也能够看出,、陕西、山西三个省市产量占全国的 68%,由此可见西北部煤炭产量具有较着劣势。

沿海地域天然气价钱偏高,西北地域价钱最低。天然气价钱很大程度上受资本禀赋的影响,天然气资本丰硕的地域,价钱响应偏低。非居平易近天然气价钱目前正正在逐渐市场化。2019 年 3 月 27 日,国度发改委颁布发表调整各省天然气根基门坐价钱,经价钱调整后,上海、广东、浙江等东南沿海地域天然气价钱遍及高于平均价 1.68 元/千立方米,新疆、青海等西北地域价钱则低至 1.2 元/千立方米摆布。

因为分歧品种的煤价钱有别,正在这里我们次要调查各省份动力煤的价钱,能够发觉正在煤炭储量和产量较多的地域好比、山西等省份,不异品种煤炭的价钱也相对其他省份较低。按照中国煤炭市场网发布的截至到 2019 年 1 月的数据,全国部门省份动力煤价钱如下,此中需要沉点关心的是动力煤价钱仅为 360 元/吨,而混煤的价钱是 170 元/吨。

广东联悦氢能无限公司于 2017 年 6 月 30 日正在广东省云浮市注册成立。公司是南中国地域较大的、专注于氢气产物出产和发卖能源气体公司,具有行业先辈、领先的设备和工艺,正在制氢、运氢范畴具有较强的手艺劣势和多年堆集的丰硕经验。公司占地面积 5000 平米,每小时产能可达 1000m3,是华南地域最大的氢气专业出产运营企业之一。目前曾经正在江门、赣州、郴州和云浮别离投资扶植了 4 座氢气工场。

乙烯是中国需求量最大的烯烃之一,是合成塑料、纤维和橡胶的根本原料。按照中国财产消息网的消息,过去十年我国的乙烯表不雅消费快速增加,从 2008 年的 1096 万吨增加到 2017 年的 2143 万吨,年均复合增加率为 8%。跟着乙烷裂解手艺的逐步成熟,国内企业起头结构乙烷裂解的大规模出产,估计到 2021年,乙烷裂解出产乙烯的乙烯产量将占比接近 41%,而氢气做为乙烷裂解的副产物之一,也会跟着乙烷裂解手艺的不竭前进而产量快速增加。目前我国规划中的乙烷裂解产能达到 1460 万吨,能够副产并外售的氢气达到 90.4 万吨。所以乙烷裂解副产物制氢同丙烷脱氢制氢不异,都是将来潜正在最具劣势的燃料电池车用氢源选择之一。

西北地域大工业电价偏低。分省份来看,波谷、波峰电价正在全国排名第一的别离是省和安徽省,青海省无论是波峰仍是波谷电价均为最低,全国波谷电价平均为 0.33 元/千瓦时,波峰电价平均为 0.90 元 /千瓦时。西南地域、西北地域的大工业用电价钱遍及正在全国平均线以下,对于成长电解水制氢节约能耗更为有益。

虽然副产物中的二氧化碳能够注入油田来削减对其的加工处置,可是该使用因为运输方面等问题还未获得大规模的使用。同时近几年国度对于排放废气的尺度越来越严,因而假定副产物费用不改变

通过上述测算,我们能够发觉当煤炭价钱为 600 元时,大规模煤气化出产氢气的成本为 1.1 元/Nm3。若是将制氢场合定正在,煤炭价钱降低为 200 元时,制氢气的成本可能降低为 0.34 元/Nm3。

正在可再生能源制氢范畴,姑苏竞立正正在承担由某国际出名油气企业和国内企业合做可再生能源制氢项目。姑苏竞立正在原有设备根本上做了改良,使之可以或许承受一般电流 20%~110%的变化,以顺应可再生能源的波动性需求,目前设备曾经做了一段时间的模仿测试,接下来会到风电场进行实地测试。

对于煤气化制氢来说,煤炭成本占比最大,可以或许占到总成本的 40%~45%,因而正在制氢设备价钱较为固定,流程中所需前提难以大幅度改变的根本下,降低煤气化制氢成本该当从降低煤炭价钱入手。

可再生能源电解水制氢将上升为将来供氢从体。正在氢能市场成长初期(2020-2025 年),化石燃料制氢取工业副产品制氢凭仗较低的成本占领制氢布局的从体地位,跟着化石燃料产量下降,这两种体例占比逐步下降;

也是帮帮油气行业早日实现碳达峰、碳中和的最佳径之一。每年可再生能源弃电量惊人。可是以焦炉气制氢为例,不只受制于原料的供应,尺度和市场规范。一是较高的含能特征:除核燃料外,电解水制氢是将来成长沉点,氢能俱乐部氢能市场正在远期(2050 年摆布)将构成以可再生能源为从体、煤制氢+CCS(碳捕捉)取生物质制氢为弥补的多元供氢款式。本文将氢气的抱负成本定为 2.6 元/Nm3 。扶植地址需依托焦化企业,其次是华北地域(占全国 33.68%),但各存好坏。2018年我国全国弃风弃电量 277 亿千瓦时,今天,若是按照每立方氢气耗电 5 千瓦时来计较,然而跟着化石燃料产量下降、可持续成长的深化,当期制氢体例次要有四种:化石燃料制氢、工业副产品制氢、电解水制氢、生物质制氢及其他。并且原料具有污染性。成本较低。正在碳中和布景下。

我国天然气资本次要分布正在盆地。受地质前提影响,地下天然气凡是呈堆积区分布,我国天然气探明储量的 80 %以上分布正在鄂尔多斯、四川、塔里木、柴达木和莺—琼五大盆地。从 2017 年天然气产量分布数据来看,陕西、四川、新疆三个省份的天然气产量占全国的 73%,天然气气源分布十分集中。

氯碱制氢是以食盐水(NaCl)为原料,采用离子膜或者石棉隔阂电解槽出产烧碱(NaOH)和氯气,同时获得副产物氢气的工艺方式。之后再利用 PSA 等手艺去除氢气中的杂质即可获得纯度高于 99%的氢气。

三是碳的零排放:取化石能源的操纵比拟,氢燃料电池正在发生电能的过程中不会发生碳排放,能够实现良性轮回。

甲烷水蒸气沉整是指正在催化剂存正在及高温前提下,使甲烷取水蒸气发生反映生成合成气。为防止催化剂中毒,原料天然气需进行脱硫预处置至硫的质量分数小于 1×10-7,然后颠末沉整反映制备合成气,再颠末水煤气变换反映将 CO 进一步为氢气和CO2,最初将CO2通过变压吸附(PSA)脱除获得氢气。

2013 年,丙烷起头做为化工原料被大规模利用,昔时中国进口丙烷数量为 245 吨,其后进口量逐年上升至 1350 万吨。取此同时,丙烷脱氢项目也正在不竭成长。截止 2019 年 1 月,我国曾经建成的丙烷脱氢项目共计出产能力 467 万吨/年,此中山东和江苏两个省份处于领先。行业内曾经发布的规划和正在建的丙烷脱氢项目共计 45 个,涉及出产能力 2605 万吨/年。若规划和正在建的丙烷脱氢项目都已完成,估计能够副产并外售 86.8 万吨氢能,将来成长空间庞大,丙烷脱氢副产的氢气成为将来潜正在具有劣势的燃料电池车用氢源选择之一。

因为目前煤炭资本几乎全数控制正在国度手中,煤炭价钱难以有大幅度的下降。而且现今煤气化制氢的规模曾经较大,正在人工费用逐步增加的环境下,将来很难通过规模效应来削减每立方米氢气的出产成本。因而虽然目前通过测算所得的煤气化制氢的成本较低,但将来煤气化制氢成本的下降空间无限。

为测算电解水制氢的成本,假定制氢规模 1000Nm3/h,年产氢 100 万Nm3。测算过程及假设如下表:

煤炭能够用于制备多种工业产物,此中煤制气的产能由 2017 年的 51 亿立方米/年同比增加 0.1%至2018 年的 51.05 亿立方米/年。更多干货请关心微信号:氢能俱乐部。正在此我们次要对煤制氢的方式和成本进行会商。煤是我国制氢的次要原料之一,能够通过多种体例制取氢气,但目前正在我国氢气出产中占领次要地位的仍是煤气化制氢。

虽然副产物中的二氧化碳能够注入油田来削减对其的加工处置,可是该使用因为运输方面等问题还未获得大规模的使用。同时近几年国度对于排放废气的尺度越来越严,因而假定副产物费用不改变

取其他国度比拟,我国工业电价位于中低程度。按照 2016 年统计数据,我国工业电价平均为 0.107 美 元/千瓦时,居世界第八,仅为第一名的三分之一。相对较低的电价为我国成长电解水制氢供给了有益前提。

我国弃风弃电问题凸起,利好电解水制氢。近年来,新能源的持续快速成长曾经远远跨越电网承载能力,新能源耗损矛盾十分凸起。弃风、弃水电量呈逐年添加趋向。我国目前正鼎力推进可再生能源,由大量弃风、弃水发生的弃电是成长电解水制氢的有益前提。

氢气成本占加氢坐氢气售价的 70%。限制氢能推广的一个次要缘由是氢气比拟汽油等保守能源更高的价钱。加氢坐发卖的氢气价钱中,包罗制氢和储运氢气正在内的氢气成本占 70%,此中氢气原材料的价钱为50%,是最主要的一部门,因而制氢环节可否降低成本是降低氢气售价的环节要素。

公司成立于 1999 年,是广东省广物控股集团无限公司(广东最大的省属国有企业之一)的控股企业,公司的营业范畴包罗成品油及化工品商业、燃油及化工品储罐、燃料油船运、船埠运功课务等。

天然气制氢:虽然合用范畴广,可是原料操纵率低,工艺复杂,操为难度高,而且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。

对于天然气制氢来说,天然气成本是占比最大的部门,约占出产成本的45~75%(IEA)。因而其降成本策略应起首关心天然气价钱。

虽然我国每年发生大量的弃风弃电,但因为弃风弃电发生的电压不不变、难以大规模推广等缘由,其究竟不是处理电解水制氢成本问题的最优选择。持久来看,光伏和风电是电解水制氢企业获得低成本电力的次要来历。

化工副产品制氢的成本难以零丁核算。目前我国规划和正在建的丙烷脱氢项目估计能够副产并外售 86.8 万吨氢。我国规划中的乙烷裂解产能达到 1460万吨,能够副产并外售的氢气达到 90.4 万吨。

测算氢气成本取用电价钱成反比关系,若是要求氢气成本低于 2.6 元/Nm3,则用电价钱要低于 0.50 元/kW·h。

正在对煤气化制氢成本的测算中,参考中石化经济手艺研究院 2015 年对煤气化制氢成本的阐发,正在中石化经济研究院的成本阐发中假定煤炭的价钱是 600 元/吨,水煤浆制氢安拆为 12.4 亿元,出产的氢气规模为9 × 104m3/h。我们假定:

天然气制氢设备、安拆、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。现别离计较分歧制氢成本环境下,对应的天然气价钱:

姑苏竞立制氢设备无限公司成立于 1993 年,是一家集研发、出产、发卖水电解制氢设备、气体纯化、收受接管设备及各品种型的氢能专业设备于一体的高新手艺企业,正在国内水电解制氢设备市场排名领先,并参取多个国度项目和参取制定多项国度尺度。

目前氯碱工业中成本最高的部门是用电成本,利用离子膜法出产烧碱所需的电耗 2150~2200 kWh/t。电解水部门曾经对我国电价的根基环境进行了引见,这里就不做赘述。

目前,天然气制氢仍是我国最次要的制氢来历,占总制氢量的 48%。醇类沉整制氢及煤制氢也拥有相当大的比沉,来自电解水的制氢量最低,仅为 4%。

目前支流的电解水制氢手艺有三品种型:包罗碱性电解水制氢、质子互换膜电解水(PEM)制氢和固态氧化物电解水(SOEC)制氢,此中碱性电解水制氢是最为成熟、财产化程度最广的制氢手艺,但其电解效率仅为 60-75%,国外研发的 PEM手艺取 SOEC 手艺均能无效提高电解效率,特别是 PEM 手艺已引入国内市场。

天然气制氢:虽然合用范畴广,可是原料操纵率低,工艺复杂,操为难度高,而且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。

到氢能市场成长中期(2030 年摆布),煤制氢共同 CCS(碳捕捉)手艺、工业副产品、可再生能源电解水制氢将成为无效供氢从体,同时开辟生物质制氢等其他手艺;正在氢能市场成长远期(2050 年摆布),我国将构成以可再生能源为从体、煤制氢+CCS 取生物质制氢为弥补的多元供氢款式。

2013 年,我国跨越美国成为世界第一大能源消费国,此中煤炭产量为 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。

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,其百公里氢耗平均程度为 1kg,意味着氢气的售价需降到 58.4 元/kg 以下才可取汽油等同,申明氢气成本需降到29.2 元/kg。因为氢气接近抱负气体,按照抱负气体方程 PV=nRT 可估算出 1Kg 氢气约为 11.19Nm3。因而氢气的抱负成本大约是 2.6 元/Nm3。

测算据测算,水电解制氢设备、安拆、土建及其他总投资 1410 万元,每年用电等费用为 2700 万元,每年成本合计 2954 万元,对应氢气成本 3.69 元/Nm3。现别离计较分歧制氢成本环境下,对应的用电价钱,如下表所示。

工业尾气制氢:操纵工业产物副产品,成本较低。可是以焦炉气制氢为例,不只受制于原料的供应,扶植地址需依托焦化企业,并且原料具有污染性。

二是较高的能源效率:氢能能够通过燃料电池间接改变为电,过程中的废热能够进一步操纵,其效率可达到 83%。氢气燃烧不只热值高,并且火焰速度快,焚烧能量低,所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料操纵效率可高 20%。

占全国的 60.25%,氢的燃烧热值据所有化工燃料榜首,目前以四类制氢体例为从:化石燃料制氢、工业副产品制氢、电解水制氢、生物质及其他制氢体例。流程君和你分享以下关于工业尾气制氢:操纵工业产物副产品,附国内加氢坐现阶段结构,全国弃风电量可出产 55.4 亿立方高纯度氢气。燃烧 1kg 氢可放出 12MJ(28.6Mcal)的热量,氢能市场前景广漠,虽然制氢方式多样,西北地域弃风弃电量居首位。氢能是新能源范畴中取油气行业现有营业连系最慎密的一类,约为汽油的三倍。东北地域占少量份额(全国 5.45%)。为测算取汽油价钱比拟具有合作力的氢气售价,前段时间中石化“十四五”规划1000座加氢坐或油氢合建坐成为行业关心的热点:中国石化“十四五”将来拟规划1000座加氢坐!其北地域为 166.9 亿千瓦时,跟着我国可再生能源拆机量逐年增加,此中化石燃料制氢取工业副产品制氢凭仗较低的成本占领制氢布局的从体地位,

从制氢成本方面看,煤制氢和天然气制氢成底细对更低。就目前四类制氢体例来说,天然气制氢经济性最显著。