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我国是世界产氢第一大国,化石燃料是目前制氢主力!

2024-04-14 10:32:01

    据中国标准化研究院和全国氢能标准化技术委员会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,我国目前已经是世界制氢第一大国。全世界产氢约4300万吨,其中,我国产氢2900多万吨,居世界各国氢气产量之首。
    近年来,我国作为世界第一产氢大国,产能超过2000万吨/年。煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气占了将近70%,工业副产气体制得氢气约占30%,电解水占不到1%。我国制氢潜力巨大,煤炭、天然气制氢几乎不受资源约束,焦炭、氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能也超过千万吨,2018年全国可再生能源弃电量为1023亿千瓦时,理论制氢潜力达到186万吨。在各类制氢技术路线中,化石燃料制氢技术具有技术成熟、成本较低等优点,但也面临碳排放量高、气体杂质含量高等问题。
1、煤炭制氢
    我国煤制氢技术成熟,已实现商业化且具有明显成本优势(0.8~1.2元/标准立方米),适合大规模制氢,且我国煤炭资源丰富,煤制氢是我国当前主要的制氢方式。
2、天然气制氢
    天然气制氢成本受原料价格影响较大,综合成本略高于煤制氢(0.8~1.5元/标准立方米),主要适用于大规模制氢,但也存在碳排放问题,同时我国天然气大量依赖进口,原料相对较难以保证。虽然未来碳捕捉技术有望解决CO2排放问题,但也会增加制氢成本。此外,化石燃料制氢技术生产的气体杂质成分多,如果要应用于燃料电池还需要进一步的提纯,增加纯化成本。
3、工业副产品制氢
    工业副产氢制氢尽管提纯工艺相对复杂,但具有技术成熟、成本低、环境相对友好等优点,有望成为近期高纯氢气的重要来源。工业副产氢制氢指利用含氢工业尾气为原料制氢的生产方式。工业含氢尾气主要包括焦炉煤气、氯碱副产气、炼厂干气、合成甲醇及合成氨弛放气等,一般用于回炉助燃或化工生产等用途,利用效率低,有较高比例的富余。目前采用变压吸附技术(PSA)的焦炉煤气制氢、氯碱尾气制氢等装置已经得到推广应用,氢气提纯成本仅0.2元/立方米,计入综合成本后仍具有明显的经济性优势。
4、电解水制氢
    电解水制氢技术成熟、氢气纯度高且环境友好,但是制氢成本高。电解水制氢技术主要包括碱性电解水制氢、固体质子交换膜电解水(SPE)制氢和固态氧化物电解水(SOEC)制氢。我国碱性电解水制氢技术早已成熟,是目前最成熟的电解水制氢方法,但成本仍然偏高。电价高是造成电解水成本高的主要原因,电价占其总成本的70%以上。采用市电生产,制氢成本高达30-40元/千克。利用“谷电”电价,低于0.3元/千瓦时,电解水制氢成本接近传统石化能源制氢。总体而言,电解水制氢高灵活性和高成本的特点决定了其更适合在分布式场景进行现场制氢。
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