PDF《燃料电池产业链（五）| 氢气篇：来源分析》

燃料电池产业链

(五)| 氢气篇:来源分析

1、综述:氯碱制氢可满足当前下游需求,可再生能源电解水助力实现未来零排放 目前,制备氢气的几种主要方式包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂 解等)、石化资源制氢(石油裂解、水煤气法等)和新型制氢方法(生物质、光化学等).

通过比较分析各种制氢方式的成本、优劣势和我们认为:在现阶段,选择成本较低、氢气产物纯度较高的氯碱工业 副产氢的路线,已经可以满足下游燃料电池车运营的氢气需求;

在未来氢能产业链发展得比较完善的情况下,利用可 再生能源电解水制氢将成为终极能源解决方案. 我们认为氯碱工业副产氢是现阶段最适合的制氢方式,主要基于以下两点判断: (1)从制氢工艺的成本和环保性能角度来看,氯碱制氢的工艺成本最为适中,且所制取的氢气纯度高达99.99%, 环保和安全性能也较好,是目前较为适宜的制氢方法.分析如下: 水煤气法制氢成本最低,适用规模大,但是二氧化碳排放量最高,且所产生氢气含硫量高,如果用于燃料电池,会 导致燃料电池催化剂中毒,如果应用脱硫装置对其产生氢气进行处理,不但增加了额外的成本,对技术标准的要求也 很高;

石油和天然气蒸汽重整制氢的成本次之,约为0.7~1.6元/Nm3,能量转化率高达72%以上,但环保性不强,未来可以 考虑通过碳捕捉技术减少碳排放;

氯碱制氢工艺成本适中,在1.3~1.5元/Nm3之间,且环保性能较好,生产的氢气纯度高,目前而言适用于大规模制 取燃料电池所使用的氢气原料,也是可实现度最高的氢气来源. 甲醇裂解和液氨裂解成本较氯碱制氢高50%左右,较化石资源制氢技术前期投资低、能耗低,较水电解法制氢单位 氢成本低. 水电解法制氢成本最高,在2.5~3.5元/Nm3之间,且成本在不断降低,碳排放量低,且在应用水力、潮汐、风能的 情况下能量转化率高达70%以上.在未来与可再生能源发电紧密结合的条件下,水电解法制氢将发展成为氢气来源的 主流路线. 页面

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13 (2)从理论储备和经济储备的角度来看,氯碱工业副产氢的经济储备能够满足长三角地区对于氢气的需求,全国 范围来看也储备充足.我们通过统计氯碱工业和其他化工原料(天然气、甲醇、液氨等)的产能,计算了理想情况下 氢气的理论产能和经济产能(如

图表3). 假设(1)产能利用率为76%;

(2)化工原料和天然气裂解制氢的部分相当于原有产能的3%;

(3)燃料电池乘用 车以丰田Mirai作为数据样本(储氢量5kg,续驶里程482km);

(4)燃料电池物流车以E-truck为数据样本(储氢量7.5 kg,续驶里程400km,载重量4-8吨);

(5)乘用车年行驶里程数取值1万公里;

(6)物流车年行驶里程数取值12万 公里. 我们得出结论:目前全国范围内的氯碱工业制取的氢气相当于76万吨/年的产能,可供34万辆燃料电池物流车使用 一年,或者可供243万辆燃料电池乘用车使用一年.如加上现有天然气、甲醇、液氨裂解产生氢气的量,约为202万吨 /年,可满足90万辆物流车或648万辆乘用车一年的氢气需求量. 我们以目前燃料电池车数量较集中的江苏上海一带作为中心,200km、500km作为半径,划定了两种不同的范围, 分别考虑其产能.可以发现,在所划定的200km范围内,氯碱副产氢气产能可以供14万辆物流车或99万辆乘用车使用 ;