氢能专题之一:工业用氢端及绿色转型之路.pdf

●工业用氢:NZE情景下至2030年工业用氢量有望达7000万吨,目前需求最大
的领域为合成氨(50%)、甲醇(45%)和钢铁冶金(10%)。2022年全球工业用氢量约5300万吨,同比+2%。碳中和(NZE)情景下,2030年全球工业用氢量要增长到7000万吨,即未来几年的氢气产量年复合增长率要达到4%,(过去四年仅2%)。目前全球已经有超过60万吨工业用低碳氢项目,主要集中在欧洲(40%)、中国(28%)和中东(24%)。目前主要地区的支持政策
包括:1)日本:致力于全面推进氢、氨供应链建设,计划到2030年实现火电20%掺氨燃烧,计划在未来15年公私共同投资15万亿日元推广氢能应用。2)韩国:将2022年作为氢气氨气发电元年,宣布投入400亿韩元用于有关设备
基础设施建设。3)欧盟:修订版《可再生能源指令》提出到2030年可再生能
源消费比例达到42.5%,其中工业用氢中提出42%为绿氢的约束性目标,并且对绿氢设定了严格的定义,涵盖时间相关性和地理相关性。
●氢制合成氨:合成氨位居我国化工行业碳排放首位,绿氨成本下降仍需要绿电成本的降低,掺氨混燃有望打开绿氨消费场景。1)市场和应用:氨是世界上生产及应用最广泛的化学品之一,目前80%以上用于生产化肥。我国是最大的合成氨市场,产量约占全球的30%,消费主要用于农业、工业、储能。2)成本平价:目前绿氨成本(720-1400美元/吨)相较灰氨(110-340美元/吨)不具备竞争优势,到2030年有望实现平价,主要受益于可再生电力和电解槽成本的下降,以及Haber-Bosch过程效率的提升。3)规划项目:北美、非洲、澳大利亚在清洁氨生产方面较为领先和积极,目前清洁氨项目合计产能约600万吨。
●氢制甲醇:甲醇为重要的工业原料和能源载体,有望成为代替燃油的碳中性基
石能源。1)市场:2019年全球甲醇需求量约9800万吨,其中约2/3主要用于生产如甲醛、乙酸和塑料其他化学品,其余用于车辆、船舶等燃料。2)成本平价:与目前的天然气(100-200美元/吨)和煤制甲醇(150-250美元/吨)成本相比,绿色甲醇的生产成本相对较高(约800-1600美元/吨),未来有望下降至250-630美元/吨。甲醇相较多数石油燃料在能源含量方面已经具备竞争力。
3)需求潜力:IRENA估计到2050年绿色甲醇需求量有望达2.5亿吨,对应需要建设约280家产能为2500吨/天的甲醇工厂以及280GW的电解槽容量。
·氢基炼钢:氢提供生产近乎零碳钢铁的方法,可以作为高热燃料和原料。1)工艺路线:氢提供了一种生产近乎零碳钢铁的方法,即使灰氢炼钢(1.87kg CO₂/kg钢)的碳排放量较传统的煤基炼钢(0.7 kg CO₂/kg钢)也低很多。2)需求潜力:根据中国氢能联盟预测,到2060年,在钢铁行业中,被用作高热燃料和原料的氢气需求将分别达2000万吨和1500万吨。2022年12月河钢集团完成全球首例采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术的氢冶金工程。炼油用氯·NZF情是下到2030年全球炼油用氯量或低干3500万吨,且低碳氧,
来源占比超15%(其中绿氢:蓝氢=2:1),目前已宣布项目产氢量仅占NZE
情景要求的约25%。1)应用场景:目前氢气主要用在炼油工艺中的催化裂化
和热裂化过程,以降低有害杂质和温室气体排放。2022年全球炼油用氢4100
万吨,增长主要来自北美和中东地区(约314),其中低碳氢占比不到1%。2)
在建绿氢炼化项目:中石化新疆库车绿氢示范项目(我国首个万吨级绿氢炼化
项目)、欧洲REFHYNE 2项目(将在德国的能源和化工园区运营欧洲最大的
绿氢PEM电解槽)、丹麦HySynergy项目(欧盟的绿氢旗舰项目)等。3)成
本平价:炼油工艺新增CCUS设施的成本为0.25~0.5美元/桶,高于目前的碳
价(0~0.1美元/桶),这使得炼油厂更倾向于支付碳税而非安装CCUS设备。
因此未来大规模推广仍然需要大量政府补贴。
●风险提示。下游需求不及预期,政策推动不及预期。2022年全球工业用氢量约5300万吨(同比+2%),主要用于合成氨(60%)、甲醇(30%)、钢铁冶金(10%)领城。2022年全球工业用氢量约5300万吨,同比增长2%,其中60%用于合成氨,30%用于甲醇,10%用于钢铁冶金DRI工艺。分地域来看,工业用氢需求最大的几个地区为中国(35%)、中东(14%)、北美(10%)和印度(9%)。欧洲因为2022年俄乌冲突导致氨的产量下滑20%,从而使得欧洲地区工业用氢量下滑18%。在2022年中期,氨的价格相比2020年平均水平飙升6倍,然而23H1下滑至疫情前水平,

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