IECC：氫基能源產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展階段及破局路徑探討

2024年3月◆氫能是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體車輛應(yīng)用、發(fā)電應(yīng)用船舶車輛應(yīng)用、發(fā)電應(yīng)用船舶制氫原料制氫(甲醇合成氨)化工原料(甲醇合成氨)化工品化工品設(shè)備成本限制類鼓勵類存量市場增量市場科學(xué)技術(shù)2·并網(wǎng)指標(biāo)受限：內(nèi)容(市、區(qū))名單及低壓配網(wǎng)接11個縣(市、區(qū))分布式光伏已無可接網(wǎng)容量。新增分布式電源項目備案。目全過程管理的通知(征求意不受理并網(wǎng)申請。增量混改、普通市場化項目：配置15%*4小時儲《關(guān)于擬取消建設(shè)規(guī)模風(fēng)電、取消。“全額上網(wǎng)”小型地面光伏電站項目備案工作。鼓勵類政策也在破除綠氫生產(chǎn)的核心障礙管理政策、補(bǔ)貼政策加快出臺，支持綠氫發(fā)展1管理深管理深化2扶持補(bǔ)貼增多2口指標(biāo)、資源傾斜，如：新疆《自治區(qū)支持氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)建設(shè)的若干政策措施》口生產(chǎn)電價補(bǔ)貼，如：《成都市優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)促進(jìn)城市綠色低碳發(fā)展政策措施實施細(xì)則(試行)》口定向消費(fèi)場景補(bǔ)貼，如：《寧東基地促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施2024年修訂版(意見征工程技術(shù)是解決綠色、安全、穩(wěn)定、大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵風(fēng)電、光伏制氫3種項目模式，“離網(wǎng)”對電網(wǎng)壓力最?。骸瘛半x網(wǎng)”:不連接電網(wǎng)；“弱并網(wǎng)”:電網(wǎng)做制氫補(bǔ)充；強(qiáng)并網(wǎng)”:余電上網(wǎng)●裝備技術(shù)：電解槽功率調(diào)節(jié)范圍、響應(yīng)速度、啟動速度……●智能化控制：風(fēng)電制氫配比、系統(tǒng)控制策略……離網(wǎng)項目數(shù)量增多、規(guī)模增長：累計建成3項7項●經(jīng)濟(jì)性：風(fēng)電、光伏年利用小時數(shù)、裝備成本●經(jīng)濟(jì)性：風(fēng)電、光伏年利用小時數(shù)、裝備成本…….制氯項目內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項目(一期)新疆庫車綠氫示范項目張掖氫能綜合應(yīng)用示范項目(一期)5鐵嶺25MW風(fēng)電離網(wǎng)制氫項目(一期)內(nèi)蒙古中煤10萬噸年液態(tài)陽光項目>20項民電聲網(wǎng)并商商當(dāng)前需求驅(qū)動技術(shù)發(fā)力點及要求不同。速度、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍、長期穩(wěn)定性要求高。展階段上有所不同?！?5%-110%區(qū)間；2023年中國堿性電解槽技術(shù)迭代階段式2023年中國PEM電解槽水平逐漸提升堿性堿性額定制氫電耗降低，電流密度升負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍制氫電耗逐步降低，電流密度逐貴金屬用量逐漸44圖2021年-2025年中國ALK電解槽制氫電耗及電流密度發(fā)展趨勢500002021202220232024E圖2021年-2025年中國PEM電解槽制氫電耗及電流密度發(fā)展趨勢300000注：根據(jù)前十電解槽市場份額廠家披露數(shù)據(jù)匯總?cè)∑骄a(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展推動裝備、電力成本下降，具備國際競爭力堿性電解槽口2023年，海外5MW級市場均價約在240萬元/MW,處于口2023年，中國5MW級中標(biāo)平均價格約151萬元/MW,相口2023年，海外兆瓦級PEM電解槽市場均價約800萬元口2023年，中國兆瓦級PEM電解槽中標(biāo)均價約890萬元MW,相較2022年下降了約11%。2021年-2025年國內(nèi)外兆瓦級質(zhì)子交換膜電解槽市場均2021年-2025年國內(nèi)外兆瓦級質(zhì)子交換膜電解槽市場均價(萬元/MW)下降趨勢002021202220232024E一海外質(zhì)子交換膜電解槽一國內(nèi)質(zhì)子交換膜電解槽20212022202320242021年-2025年國內(nèi)外5MW級堿性電解槽市場均價(萬元MW)下降趨勢工程化技術(shù)及裝備技術(shù)的綜合提升，將推動綠氫快速降本折舊、電力占綠氫生產(chǎn)最大成本：口電力：以平準(zhǔn)化發(fā)電成本估算，約占46%?？谡叟f：以ALK電解槽購置成本等估算，約占32%。光伏/風(fēng)電持續(xù)降本：口2019年至2022年中國風(fēng)電平準(zhǔn)化發(fā)電成本約下降了31%,口固定式光伏(1800h/年)平準(zhǔn)化發(fā)電成本約下降了35%,口分布式光伏平準(zhǔn)化發(fā)電成本約下降了28%,降至約0.2元/kwh。50202220232024E2025E2026E2027E2028E2029E0202需求1:氫能重卡等交通領(lǐng)域確定性不斷增強(qiáng)重卡等汽車成為氫能最先示范領(lǐng)域，場景空間為發(fā)展規(guī)模奠定基礎(chǔ)細(xì)分(2021年):圖2018-2023年中國重卡汽車銷量0201820192020202120222圖2018-2024年中國燃料電池重卡銷量及滲透率202120222023E燃電池重卡(輛)一滲透率補(bǔ)貼bnen路權(quán)、補(bǔ)貼等政策支持燃料電池行業(yè)發(fā)展補(bǔ)貼bnen路權(quán)、補(bǔ)貼等政策支持燃料電池行業(yè)發(fā)展●1●●●22路權(quán)燃料電池技術(shù)水平已達(dá)到國際一流水平，支撐多領(lǐng)域應(yīng)用最大功率密度超過國際龍頭品牌口石墨板燃料電池電堆最高體積功率密度(不含端板)為4.9kW/L,如巴拉德石墨板電堆功率密度4.3kWL;口金屬板燃料電池電堆最高體積功率密度(不含端板)為6.5kWL,豐田金屬板燃料電池電堆5.4kW/L。單臺最大功率達(dá)到國際商用產(chǎn)品最高行列口石墨板燃料電池電堆最高功率為310kW口金屬板燃料電池電堆最高功率密度為300kW.前沿指標(biāo)8 電阻(MQ-cm2)—3鉑負(fù)載量(mg/cm2)3—墨板煙料電池2021202220一金同權(quán)燃科電池—石黑板燃料電油一金屬板燃科電池零部件國產(chǎn)化已基本實現(xiàn)，規(guī)模起量將成為下一步降本核心影響因素低至約170元kW,相較2022年降低約10%;氣體擴(kuò)散●催化劑：2023年催化劑價格降低至約75元kW,相較●極板：2023年燃料電池極板價格降低至約350元kW,元/kW2019-元/kW2019-2022年燃料電池系統(tǒng)零部件市場價格020192020202120222019-2023年中國燃料電池系統(tǒng)成本組成假化劑空壓機(jī)假化劑空壓機(jī)全生命周期成本下降可從多手段入手，預(yù)計2025年將快速與傳統(tǒng)重卡持平·氫燃料占比最高：52%2023年中國無補(bǔ)貼場景下491氫能重卡表無補(bǔ)貼時49t燃料電池重卡與柴油重卡5年使用期成本對比車壽命(年)579氧價(元kg)或油價(元L)7每百公里耗氫油量(kg或L)7購置成本(萬元)S年折舊成本(萬元)5年能耗(萬元)5年高速通行費(fèi)用(萬元)S年運(yùn)維合計(萬元)5年總成本(萬元)無高速費(fèi)時5年總成本(萬元)注：800km/天柴油重卡物流里程下；氫價40元/kg.注：800km/天柴油重卡物流里程下。0303需求2:增量及存量市場帶來綠色甲醇需求甲醇的下游需求以化工合成原料為主，需求逐年增長：·2019-2023年，國內(nèi)甲醇下游市場需求年平均增長率超過7%,·2023年甲醇制烯烴的甲醇消費(fèi)量占到甲醇總消費(fèi)的50%以上。甲醇燃料市場需求開始起量，航運(yùn)領(lǐng)域?qū)G色甲醇的需求是主要支撐：·國際海事組織計劃到2030年國際航運(yùn)業(yè)零碳燃料的應(yīng)用須達(dá)到5%~10%,相應(yīng)綠色甲醇需求或可達(dá)1000萬噸/年。其他如醋酸、MTBE、二甲醚、甲醛等4種主要化工品種的生產(chǎn)·截至2023年12月底，全球累計甲的燃料船舶訂單對應(yīng)的綠色甲醇占近3成。燃料需求已達(dá)約600萬噸年。圖2015-2021年國內(nèi)甲醇表觀消費(fèi)量變化至2023年12月全球甲醇船舶訂單累計量及對應(yīng)圖2015-2021年國內(nèi)甲醇表觀消費(fèi)量變化至2023年12月全球甲醇船舶訂單累計量及對應(yīng)甲醇燃料需求訂單累計數(shù)量(艘)訂單累計數(shù)量(艘)一對應(yīng)甲醇燃料需求(萬噸/年)2013年2016年2017年2018年2019年2020年2021年傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)工藝受限制逐漸增多，綠色甲醇市場標(biāo)準(zhǔn)相對嚴(yán)格中國傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)限制增多：·截至2022年底，我國甲醇產(chǎn)能達(dá)到約1億噸/年，煤、天然氣、煤焦?fàn)t氣分別約占80%、10%、10%?！ぬ烊粴庵萍状际芙褐萍状籍a(chǎn)能、裝置規(guī)模等層層設(shè)卡。表近2年國內(nèi)甲醇生產(chǎn)相關(guān)政策要求電解水制氫和二氧化碳催化合成綠色甲醇甲醇燃料、氨燃料、生物質(zhì)燃料等天然氣制甲醇(二氧化碳含量20%以上的天然氣除外)占25%)2023年，歐盟首次正式推出綠氫制甲醇相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：·綠氫：保證“真綠”,綠氫盡可能來源于再生電力；表國際綠色甲醇相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)歐盟RED≤0.3kgCO?/kg甲醇生物質(zhì)來源；直接空氣捕獲；可避免的工業(yè)排放；完全可再生電力制氫；氫2023年3種綠氫制甲醇技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范01綠氫耦合煤化工制甲醇—新建項目開始耦合綠氫◆水煤氣變換補(bǔ)充氫氣的過程中，消耗了50%以上的CO原料，提供了占總需求30%~70%的◆生產(chǎn)1噸甲醇約需要綠氫0.09噸口降碳70%左右口煤炭原料的碳、甲醇運(yùn)輸過程中的碳排放等，煤綠氫+煤·原有產(chǎn)能改造：中石化烏審旗風(fēng)光融合綠氫化工示范一期項目·新建項目更多開始選擇綠氫：大唐集團(tuán)多倫15萬千瓦風(fēng)光制氫一體化示范項目、中煤平朔60萬千瓦離網(wǎng)式可再生能源制氫項目2023年3種綠氫制甲醇技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范02綠氫耦合生物質(zhì)制甲醇技術(shù)—按場景情況，在不同生物質(zhì)原料、不同工藝方案(含氣化劑種類、溫度、壓力等)等因素下，綠氫用量、甲醇產(chǎn)量、碳排放量等也有著較大差口以秸稈生物質(zhì)作原料時為例，生物質(zhì)凈零，碳排來自過程中的化石燃料燃燒供熱，取決于反應(yīng)溫度、余熱回收利用技術(shù)水平等；口全生命周期碳排放約0.12~0.74kgCO2/kg甲醇?？跐M足歐盟標(biāo)準(zhǔn)。生物質(zhì)生物質(zhì)化化氣化口中能建松原氫醇氨一體化項目(在建):·利用流程更加簡單、較小規(guī)模下適用的“路徑二”》2023年3種綠氫制甲醇技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范》03二氧化碳加氫制甲醇建成首批10萬噸級口綠氫+CO2”技術(shù)工藝流程短、原料成分簡單，其原料配比也相對固定，每生產(chǎn)1噸甲醇約需綠氫0.19噸。口碳排放主要來自于生產(chǎn)過程中化石燃料燃燒供熱等；·吉利集團(tuán)河南安陽10萬噸級綠色低碳甲醇項目(煤焦?fàn)t氣副產(chǎn)氫)·江蘇斯?fàn)柊?0萬噸二氧化碳加氫制甲醇項目(丙烯副產(chǎn)氫，同時規(guī)劃綠氫)口全生命周期碳排放約0.12t~0.94tCO2/噸甲口滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)?！っ褐萍状迹?023年煤炭長協(xié)價約700元噸，煤制甲醇成本約2200元噸(不含折舊)?！ぞG氫制低碳甲醇：2023年3種低碳甲醇技術(shù)在3000~4000元噸(不含折舊)。圖2023年中國甲醇生產(chǎn)成本(不含折舊)估算(元噸)■無碳交易■70元噸碳交易價格■無碳交易■70元噸碳交易價格4000300020000煤綠氫+生物質(zhì)綠氫+碳捕集CO2注：由于實際工藝技術(shù)的多樣性、復(fù)雜性，測算結(jié)果與實際生產(chǎn)或會存在一定差距。煤炭價格按700元噸、綠氫成本18元kg、秸稈生物質(zhì)干顆粒600元噸；碳捕煤制甲醇平價2023年中國甲醇生產(chǎn)成本(不含折舊)估算(元噸)00404需求3:合成氨各類探索逐漸開展，不同傳統(tǒng)市場需求逐年緩慢增長，新興氨能需求處于示范初期。2020年至2022年國內(nèi)合成氨表觀消費(fèi)量年均增長1%左右，2022年表觀消費(fèi)量約5500萬噸/年：·農(nóng)業(yè)領(lǐng)域尿素、磷肥等消費(fèi)占7成，近5年需求相對穩(wěn)定。·化工領(lǐng)域硝酸、己內(nèi)酰胺、丙烯腈等消費(fèi)占3成，其中己內(nèi)酰胺領(lǐng)域用氨2018年-2022年年均增長10%以上。新興低碳氨能需求處于示范初期：·國內(nèi)：2023年展開了氨制氫加氫一體站、摻氨發(fā)電等示范?！H：美國、中東開始低碳氨出口，目的地有日韓、北歐、中國等。圖2022年中國合成氨消費(fèi)結(jié)構(gòu)■丙烯清表2023年國內(nèi)氨能利用示范項目典型項目時間(噸/年)—傳統(tǒng)合成氨產(chǎn)能、工藝受限嚴(yán)格，鼓勵綠氨生產(chǎn)傳統(tǒng)合成氨：限制產(chǎn)能、淘汰落后工藝綠氨：歐盟、國際綠氫組織等出臺國際首批標(biāo)準(zhǔn)·截至2023年底，我國合成氨產(chǎn)能達(dá)到約6500萬噸/年，煤制·原料來源：綠氫氨約占7成?！ぬ寂欧艠?biāo)準(zhǔn)：全生命周期碳排放，從綠氫生產(chǎn)至氨運(yùn)輸·內(nèi)蒙、山東等：控制合成氨產(chǎn)能“總量不增”。離網(wǎng)制氫；排放氨≤0.3kg