中國煤制氫行業(yè)發(fā)展歷史、產能結構、下游需求、發(fā)展優(yōu)勢及面臨問題分析圖

1、中國煤制氫行業(yè)發(fā)展歷史、產能結構、下游需求、發(fā)展優(yōu)勢及面臨問題分析圖 一、煤制氫行業(yè)發(fā)展歷史 煤制氫過程分為催化重整制氫與煤氣化制氫。煤氣化制氫是將煤氣化后產生的煤造氣進行脫硫凈化后提純；催化重整制氫分為烴類重整和醇類重整，烴類重整是在煤熱解制備焦炭時產生的副產品中提取氫氣，而醇化重整是將煤制備成甲醇后才重整制氫。煤制氫技術數據來源：公開資料整理 煤氣化制氫的技術作為工業(yè)大規(guī)模制氫的首選方式之一，自發(fā)展至今已有約100年的發(fā)展歷史。煤制氫的第一個發(fā)展拐點發(fā)生于德國的“第一代”煤氣化工藝：當時主要通過以氧氣為氣化劑進行連續(xù)操作，使得氣化強度和冷煤氣效率都得到了極大的提高。 70年代，由于石油危機

2、的影響，煤氣化技術再次掀起了新一波的分析高潮，美國、聯(lián)邦德國、英國等國家開始進行第二代煤氣化技術的分析，其中具有代表性的分析主要為Texaco水煤漿純氧加壓氣化技術、Shell氣流床加壓氣化技術、GSP粉煤氣化技術等，其主要技術進步在于加壓技術和溫度控制，實現(xiàn)了更精細的技術指標控制。目前中式、示范工程階段及小規(guī)模實現(xiàn)工業(yè)應用的各類加壓氣化技術主要來源于Texaco水煤漿純氧加壓氣化技術與Shell氣流床加壓氣化技術。 第三代煤氣化制氫技術目前仍然處于實驗室分析階段，主要包括了催化氣化、等離子體氣化、太陽能氣化等。煤氣化技術的演進數據來源：公開資料整理 相比于催化重整制氫，煤氣化制氫是目前更加主

3、流的制氫方法，其主要原理是先將煤炭與氧氣發(fā)生燃燒反應，在與水反應得到以氫氣和一氧化碳為主的煤氣后，再進行脫硫凈化，一氧化碳與水蒸氣繼續(xù)反應后生產更多氫氣，最后經過分離提純得到一定純度的產品氫。 從技術原理看，煤制氫氣的技術路線已經比較成熟，具備商業(yè)化生產的基礎。同時隨著催化劑、升溫速率、恒溫時間等條件更加精細化，煤制氫的生產效率將會進一步提高。因此以發(fā)展的角度看，煤制氫技術線路將會更加可行。 二、煤制氫行業(yè)產能結構 從目前制氫工藝看，與煤制氫氣相關的主要有兩個路徑：煤氣化制氫和焦爐干氣制氫。這些工藝路徑分布在大型煉化廠、以合成氨路線為主的煤化工企業(yè)以及焦炭企業(yè)中，但由于氫氣在這些企業(yè)中都屬于中

4、間環(huán)節(jié)或者副產品，因此目前單獨的氫氣產品供應量還有較大的增長空間。 HYPERLINK /research/202001/828675.html 智研咨詢發(fā)布的2020-2026年中國制氫行業(yè)市場全景調查及投資價值預測報告數據顯示：截至2019年中國每年產氫約2200萬噸，占世界氫產量的三分之一，成為世界第一產氫大國。天然氣目前是制氫的主要來源，全球每年約7000萬噸氫氣產量，天然氣制氫比例75%左右，消耗的天然氣原料氣大約占全球天然氣使用量的6%。煤炭制氫可以占到15%，區(qū)域而言主要是中國煤制氫占比較高，這跟國內能源資源稟賦有關，而從石油或者電解水等其他路線制氫占比不高，預計接近10%。國內

5、目前氫氣產能結構數據來源：公開資料整理全球制氫來源分布數據來源：公開資料整理 按照目前中國煤制氫1000萬噸的產能規(guī)模測算，煤制氫總體耗煤量約為75009000萬噸左右，占煤炭消費總量的比例約為2%上下。中國煤炭產量預計37.5億噸，預計未來仍可保持年均1億噸以上的產量增量，其中剔除掉傳統(tǒng)的火電等耗煤新增需求，新增產量可保證每年500萬噸以上的制氫需求。 與煤制氫相比，可再生能源制氫由于成本高，經濟性還遠沒有競爭力。工業(yè)副產氫雖然純度及品質較高，提純收集環(huán)節(jié)的成本也不高，但受制于工業(yè)主產品的裝置規(guī)模，也難成為未來制氫增量的主力。因此，中短期制氫路線的競爭主要在煤炭和天然氣兩種路線上。不同制氫路

6、線經濟性比較數據來源：公開資料整理煤制氫與天然氣制氫成本比較數據來源：公開資料整理 三、煤制氫行業(yè)下游需求 1.中短期煉化需求仍占主導 從全球范圍看，化工依然是氫氣最大的需求行業(yè)。1980年代全球氫氣需求量突破了2000萬噸，基本呈現(xiàn)持續(xù)增長的狀態(tài)，到2018年已經達到7400萬噸的水平。 結構而言，化工行業(yè)的需求能占到95%左右，其中主要包括煉化和合成氨，在2000年以前，合成氨的需求量大于煉化，而進入21世紀，煉化的需求量開始超過合成氨。這與化工行業(yè)的發(fā)展趨勢基本吻合，早年化工產品以基本原料為主，合成氨主要對應氮肥類等尿素產品。隨著市場對煉化產品精細化和品質要求的提升，煉化過程加氫的需求增

7、多，導致近幾十年煉化對氫氣的需求也在增加，逐步超過合成氨的用氫需求。1975年以來全球純氫產品需求演進（百萬噸）數據來源：公開資料整理 展望未來，預計氫能源的推廣將逐步貢獻氫氣的增量需求，全球合成氨生產對氫氣的需求基本達到天花板區(qū)域，每年保持在30003200萬噸，煉化的氫氣需求預計在2020年4000萬噸需求的基礎上每年保持100萬噸以內的需求增量，未來其他行業(yè)的耗氫增量主要由氫能源車貢獻。 預計2050年氫能在中國能源結構中的消費占比大約可以達到10%左右，細分下游的需求占比，交通領域耗氫有望達到45%，化工行業(yè)將占到35%，工業(yè)和建筑領域氫能需求將各占10%。 從中短期看，國內氫能需求還

8、是以化工行業(yè)為主，預計合成氨對氫氣的需求基本已穩(wěn)定，在1000萬噸左右；煉化對氫氣的需求還有明顯的增長空間。而氫能源車由于處在起步階段，基數較小，需求量級還難以達到百萬噸的級別。國內目前氫氣需求結構數據來源：公開資料整理 2.燃料電池車耗氫或在2025年后進入加速階段 2019年系統(tǒng)裝機量128MW（+141%），上海重塑/億華通/清能股份為Top3，份額分別為28%/19%/16%，CR3/5分別為63%/79%，集中度高。2016-2019年燃料電池系統(tǒng)裝機量數據來源：公開資料整理2019年燃料電池系統(tǒng)格局數據來源：公開資料整理 2019年燃料電池車產量3018輛（+86%），其中客車產量

9、1135兩個，占比44%，CR5為92%專用車產量1683輛，占比56%，CR3為70%。2020年中性預計產（銷）量5000輛，政策支持力度大的情況下，樂觀預計產（銷）量可達1萬輛。2015-2020年國內燃料電池車產量數據來源：公開資料整理2016-2019年國內燃料電池車產量結構數據來源：公開資料整理 展望下一個五年，氫能源車有望進入量產階段，結合各地方政府的氫能源規(guī)劃，預計2025年全國燃料電池車產量有望達到4.55萬輛，并有乘用車進入市場。2025年之后有望開啟商業(yè)化應用階段，燃料電池車在2030年有望達到90100萬輛的規(guī)模，乘用車規(guī)模也將有顯著增加。國內燃料電池車氫氣需求量預測（

10、萬噸）數據來源：公開資料整理 從國內總體氫氣需求看，合成氨的需求已趨于穩(wěn)定，煉化對氫氣的需求每年仍可保持35%的增長，其余化工和工業(yè)品對氫氣需求依然保持小幅增長，預計2020年國內氫氣需求約為2150萬噸左右，2030年可達到2750萬噸，需求增量中燃料電池車的貢獻接近1/4。國內氫氣需求量預測（萬噸）數據來源：公開資料整理 展望遠期，2030年之后預計隨著技術的不斷進步，氫能的利用和轉化也將更上一層樓，或可為更多類型的交通工具提供動力來源，氫能需求在2030年之后還有望進一步加速。 四、煤制氫行業(yè)發(fā)展所具備的主要優(yōu)勢 1.煤制氫路線本身的技術成熟度 傳統(tǒng)的煤化工及焦炭企業(yè)有比較穩(wěn)定且成熟的技

11、術路線制備氫氣，主要解決提純技術后，氫氣就可以供給燃料電池使用。 2.中短期較為明顯的經濟性 作為原料的煤炭來源穩(wěn)定，成本低于其他主要路線，預計較天然氣制氫低20%，較電解水制氫低60%，僅高于工業(yè)副產氫。 3.產業(yè)政策紅利 煤炭作為中國儲量最為豐富的化石能源，鼓勵煤炭的清潔高效利用一直是能源體系改革的重要組成部分，煤炭主產區(qū)之一的山西省已經作為中國能源革命的試點，將煤炭轉化為氫能源，符合煤炭清潔利用的方向。在制氫過程中雖然會排放二氧化碳等，但集中排放可更高效的進行環(huán)保處理，減少了能源最終使用端的二氧化碳排放，也符合未來能源結構調整的方向。 五、煤制氫行業(yè)面臨的挑戰(zhàn) 1.煤制氫過程中碳排放的處理 碳排放一直是煤炭使用和轉化過程中的劣勢，環(huán)境稅可能會增加煤制氫的環(huán)境成本，后續(xù)煤制氫還需要利用好二氧化碳捕獲技術（CCS）