“綠氫”替代“灰氫”的趨勢分析
2023-03-13 08:50 來源：嘿嘿能源heypower 瀏覽：
1.全球純氫產量達 7000 萬噸，中國為第一大制氫國。
根據國際能源署，2021 年全球氫氣總產量（含合成氣）約 9400 萬噸，同比增長 5.5%，占全球終端能源比重約 2.5%，其中每年純氫制備產量約為 7000 萬噸。伴隨世界各國減排承諾方案的推進，預計 2030年全球氫氣產量有望突破 1.5 億噸。自 2020 年“雙碳”目標提出以來，我國氫能產業發展加速，氫能產量由 2017 年的 1915 萬噸增長至 2021 年的 3300 萬噸，5 年 CAGR 達14.6%，2021 年 32%的同比增速更是創下新高。
2.灰氫為當前主流制氫方式，無碳排放的綠氫將逐步取代灰氫。
氫制取來源包括化石能源制氫、工業副產氣制氫、電解水制氫、其他可再生能源制氫等方式，根據制氫工藝和二氧化碳排放量的不同，可劃分為灰氫、藍氫和灰氫三種路徑，其中灰氫指通過化石燃料燃燒/工業副產轉化而來的氫能，生產過程中釋放大量的二氧化碳，無法實現零碳生產，因技術成熟且成本較低，成為當前主流制氫方式，占當前全球氫氣產量的 95%；藍氫是在灰氫的基礎上利用碳捕捉封存技術（CCUS）減少生產過程中的碳排放，實現低碳制氫，作為過渡性的技術手段；綠氫則是通過光伏發電、風電及太陽能等可再生能源電解水制氫或生物質等其他環保方式制氫，在制備過程中不會產生二氧化碳，為真正意義上的綠色環保“零碳氫氣”，目前受制于技術門檻和較高成本，尚未實現大規模應用。
目前化石能源是全球氫氣生產的主要來源，電解水制氫占比僅 0.04%。從產量結構來看，2021 年全球 9400萬氫氣產量主要來源于化石能源制氫，占比高達 81%，其中煤制氫占全球產量的 19%；天然氣制氫全球占比高達 62%，低碳排放制氫占比僅 0.7%，其中電解水制氫產量僅 3.5 萬噸，占比 0.04%。從我國制氫結構來看，由于我國天然氣緊缺依賴進口，煤炭資源豐富，我國氫能生產來源主要以煤炭為主，2020 年我國煤制氫占比高達 62%，天然氣制氫占比 19%，工業副產氫占比 18%，電解水制氫占比達 1%。
相較灰氫，綠氫在碳排放、儲能、制氫純度和生態循環方面具有顯著優勢。
1）綠氫具備“零碳排”的制備優勢，減碳空間極大。煤制氫路線下每生產 1 噸氫氣平均需要消耗煤炭約 6-8 噸，排放 15-20 噸左右的二氧化碳，此外還會產生大量高鹽廢水及工業廢渣。天然氣制氫路線下每噸氫氣的生成將排放 9-11 噸二氧化碳。根據 IEA，2021 年全球 9400 萬噸氫氣產量的二氧化碳排放量超 9000 萬噸，低碳排制氫產量不足100 萬噸。灰氫減碳空間極大，而綠氫在制備過程中幾乎不排放溫室氣體，每生產 1 噸氫氣碳排量僅 0.03 噸，在雙碳目標要求下灰氫勢必被更清潔的綠氫所取代。
2）綠氫儲能具有規模大、時間長、儲存與轉化形式多樣等優勢，可解決新能源消納問題。近年來新能源的迅速發展使得電力輸送和綜合消納等困難凸顯，而可再生能源發電的隨機性、季節性、反調峰特性及不可預測性導致部分電能品質較差，疊加儲能技術有限，“棄風棄光”問題快速增長。而用新能源發電制氫，有利于提高可再生能源利用效率，助力消納新能源“棄風棄光”問題。綠氫作為儲能的方式，或將綠氫轉為綠氨、綠醇，具備以下優勢：①儲能規模大且時間長：電化學儲能的容量是兆瓦級（MW），儲能時間是 1 天以內；抽水蓄能容量是吉瓦級（GW），儲能時間是 1 周-1 個月；而氫能儲能的容量是太瓦級（TW），時間可以達到 1 年以上；②可跨長距離儲能：氫儲能可以做到跨區域長距離儲能；③能量轉化形式多樣化：從能量轉換上看，氫能不僅可轉換為電能，還可以轉換為熱能、化學能多種形式的能源。
3）綠氫制氫純度高。不同制氫方式所得的氫氣純度不同，采用電解水綠氫方式制氫，氫氣純度最高，其中 PEM 水電解制氫初產物氫含量便高達 99%，提純后純度進一步提升至 99.999%，具有明顯優異性，適用于對氫氣純度、雜質含量要求苛刻的冶金、陶瓷、電子、航天航空等行業。
根據主要國際能源組織的預測，到 2050 年全球的綠氫產量將遠遠高于藍氫。IEA 預測 2030 年電解水制氫及生物質制氫等綠氫產量占比將達 34%，2050 年全球綠氫產量將達 3.23 億噸，較藍氫產量高 58%。至 2060 年，幾乎全部的氫氣需求都將由低排放技術滿足，其中近 80%是電解水制氫，屆時電解水制氫將成為具有成本競爭力的制氫工藝，耦合 CCUS 的化石能源制氫產量則將滿足 16%的氫氣需求。而彭博新能源財經則預測 2050 年全球氫能產量將達到 8 億噸，且全為綠氫。
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