绿电制氢行业将迎来快速发展

2023-10-23 11:10:36 字數 4631 閱讀 2156

图1:氢能产业生态系统

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

氢气可以作为工业原料和还原剂,也可作为燃料电池的必要燃料,主要可分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢为目前制氢主流,但危害大;蓝氢即通过先进技术把灰氢的排放碳捕获从而降低对环境危害;绿氢以可再生能源为**通过电解水制得的氢气,其可以达到零排放、无污染,为未来制氢的主流方式。

灰、蓝氢:通过化石燃料(例如天然气)燃烧产生的氢气即为灰氢,天然气通过政企甲烷重整+ccus(碳捕捉技术)即为蓝氢,灰氢及蓝氢占氢气产量比重95%以上。

绿氢:即利用可再生能源(例如太阳能或风能)通过电解工序产生的,其碳排放可以达到净零。

1、制氢行业宏观市场分析

绿氢需求量及制氢设备情况分析及**

图2:氢气需求量及下游应用情况分析及**

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

目前国内氢气主要用于合成氨、甲醇、炼油与煤化工,主要为灰氢**,为达到双碳目标,减少碳排放,对绿氢的需求会逐年增加。

绿氢自2023年开始需求明显增长,到2023年预计达到氢气整体需求量的13%,50年碳中和时期绿氢占比可达到80%,蓝氢ccus工艺的应用逐步在天然气和煤制氢中普及到50年占比可达到23%。

图3:绿氢需求量及下游应用情况分析及**

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

目前国内绿氢产量很小,多为示范项目,总体上将以技术和成本为导向,以政策和目标为驱动力,在双碳大背景下,绿氢取代灰氢是趋势,但目前绿氢成本明显高于灰氢,根据专家**,绿氢有望在2023年之前完成铺垫和布局,在2023年以后出现快速增长。

绿氢发展的主要障碍是成本,未来降本的大方向是装机规模的快速提升,同时,得益于未来可再生电力成本的进一步降低,平均可再生电力制氢总成本有望下降至每公斤13元,在成本上充分具备与化石能源制氢竞争的能力。

图4:绿氢电解槽装机容量分析

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

目前绿氢电解槽装机容量很低,多为小功率电解槽,处于快速增长阶段,受益于各公司绿氢项目的增加,扩大了对电解槽的需求量,5mw、2.5mw为主流电解槽装机容量,受益于国家政策支持和能源发展趋势,电解槽装机容量会有快速增长阶段在10年内会有明显增长。

图5:绿氢电解槽装机容量分析

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

目前碱性电解槽以设备**低廉和技术成熟稳定的优势成为电解槽主要技术,碱性电解槽装机容量最大为5mw,pem目前正在发展中,其技术不成熟,设备成本较高,预计未来pem和碱性电解槽会形成并用的局面。

绿氢行业宏观政策及发展趋势分析。

图6:绿氢行业宏观政策分析

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

国家和地方层面加速推出氢能源相关政策,并且政策指出要加速发展氢能源产业,完善绿氢基础设施建设和相关政策补贴。

图7:绿电制氢行业发展现状及趋势分析

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

制氢项目的主要制约点在电价,重点关注角色应该是oem**商和业主,区域上西北、华北区域以中大型项目为主,东部区域以小型制氢加氢一体站为主。

2、制氢行业工艺流程分析

制氢工艺流程及关节设备介绍

图8:制氢工艺流程介绍

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

电解槽内的水被电解成氢气和氧气,在重力的作用下氢气和电解液分离,电解液循环回流至电解槽,氢气通过冷却工艺,降低气体温度的同时,减少气体中水份含量。确保洗涤器出口气体温度≤40℃,冷凝水回流至电解槽,脱氧系统去除氢气中所存留的氧气,氢气经脱氧后会生成少量水,由干燥器去除脱氧后所生成的水,最后纯度较高的氢气经压缩暂存于缓冲罐。

3、制氢行业业务模式及采购决策链分析

制氢项目业务模式总结

图9:制氢项目业务模式总结

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

制氢项目一般采用电解槽厂商集成模式较多,epc负责厂房施工和设备安装,电解槽等制氢主要设备全由电解槽厂商统一进行打包采购,业主指定电解槽品牌,变配电所是由业主或电力工程公司进行电力设备采购。

制氢项目采购决策分析

图10:电解槽厂商集成模式

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

电解槽厂商集成模式电解槽整体工艺相关设备由电解槽厂商统一进行系统集成进行打包采购,业主通常仅指定电解槽品牌。电气设备**商及工艺设备**商通过设计院获取项目信息并入围短名单,与电解槽集成**商寻求合作,最终工艺设备**商向电解槽集成商供货,电气设备**商会向电解槽集成商供货、向业主提供变配电所所需的电力设备。

图11:业主独立采购模式

数据**:格物致胜根据公开资料整理。

业主独立采购模式为项目中涉及到的关键设备,如电解槽、开关柜、氢气纯化压缩装置等相关的设备均由业主自行进行采购,设计院仅提供设计参数,epc提供中低压电力设备安装、系统集成和土建工程。电力设备厂商通过设计院及epc获取项目信息并入围短名单,最终向epc提供中低压电力产品,向业主提供变配电所所需的中高压电力产品。

4、制氢行业典型项目介绍

中石化-新疆库车绿氢示范项目

项目业主:中石化新星新疆绿氢新能源***

项目总承包:中石化广州工程***

项目设计院:中石化洛阳工程***

项目总投资:项目总体投资29亿,制氢侧投资:10.6亿。

建设时间:2023年11月;预计2023年6月建成投产。

项目建设内容:太阳能光伏发电300mw,52套1000nm³/h电解槽。

生产设备情况:52套电解槽、13套气液分离理器、4台氢气压缩机、2座缓冲罐、3套加氢柱。

项目产量:水电解制氢项目氢气生产能力为2万吨/年,折合26420nm³/h;光伏发电年均电量约为61800.67万kw•h

目前状态:新疆库车绿氢示范项目10月受到沙漠地区沙尘暴影响,光伏场部分四分之一光伏设备损毁,目前正在向保险公司索赔,并且正在修复,预计不会延后整体建成时间。

四川华能彭州水电解制氢科技创新示范项目

项目业主:中国华能集团。

制氢侧总包:四川华能氢能科技***

设计院:华能清洁能源技术研究院。

项目总投资:1个亿。

建设时间:2023年9月。

项目建设内容:2套1300nm³/h电解槽。

建设情况:建构筑物总占地面积8753.61m²,总建筑面积5567.97m²

水电解制氢项目:总占地面积47600m²,总建筑面积18788m²

新建设施:电解水厂房、氮气压缩厂房、氢气压缩厂房、氧气液化设施、变配电站、动力站、消防设施、环保设施、综合楼等配套公用工程及辅助工程。

生产设备情况:2套1300nm³/h水电解制氢装置、1套氢气纯化设备、1套氢气压缩和充装设备、氧气纯化设备、氧气液化设备及公用工程设备。

项目产量:氢气2600nm³/h,液氧1300nm³/h

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