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众行066: 华东氢能源走访调研报告

发布时间:2024-05-31 10:53   来源:隆众资讯  责任编辑:杜亮

分析导读:

2024年5月15日至5月17日,我们在华东地区进行走访,期间对制氢企业、电解槽、燃料电池等设备企业进行了调研、访谈,深入了解了华东地区以及全国氢能源产业链市场情况。本篇分析既梳理了本次走访调研中我们对国内氢能源产业链市场的现状、技术发展以及未来走势的认识,同时从制氢端发展和技术发展视角出发,对国内氢能源产业链做出相应的梳理和展望。

一、国内制氢端发展现状

1、商品氢供应现状

我国是全球氢气生产第一大国,总供应量接近4000万吨,但企业基本自产自用于合成氨、甲醇、炼油、钢铁等工业领域,市场上以管束车运输流通的氢气量仅占到总供应量的1%左右,且以纯度≥99.99%的氢气(以下统称高纯氢)为主。

近年来,受国家政策刺激以及下游需求增长推动,高纯氢产能和产量均呈增长趋势,据隆众资讯统计,2023年国内高纯氢产能为50.42万吨,产量为28.27万吨,产能增速明显高于产量增速,主要原因在于,受氢能源相关政策刺激,生产企业对于下游 加氢站的需求增速有着较高预期,投产积极性较高,但实际发展并不理想,目前华东、华南以及华中等部分地区已经出现较为明显的供需矛盾。本次走访的制氢企业也表示,近两年市场价格明显伴随供需矛盾的加剧,呈走低趋势。

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数据来源:隆众资讯

2、绿氢发展现状

全球绿色低碳转型是大势所趋,绿氢有望重塑世界能源格局。随着我国“30•60”双碳目标的不断推进,绿氢或将有力推动氢能源产业发展。在此背景下,近两年国内可再生能源制绿氢项目爆发式增长,2023年有17个绿氢项目投产,百余个项目进行了布局和规划,产业发展明显提速。据隆众资讯统计,截止2024年5月底,国内已建成绿氢项目54个,产能合计18.67万吨,在建/规划绿氢项目369个,规划产能接近800万吨。从已投产绿氢项目来看,风电制氢项目数量占比约为20.8%,光伏制氢项目数量占比为52.1%,剩余为风电和光伏相结合发电制氢。

目前国内绿氢项目大多直接配套下游,根据已投产项目来看,制氢能力偏小的(3000吨/年以下)通常以示范项目或者直接配套加氢站为主,而制氢能力较大的项目通常下游会配套合成氨、炼油等化工炼油产品,以中石化库车项目和纳日松光伏制氢两个产能较大项目为例,位于新疆的中石化库车绿氢项目产能2万吨/年,该项目将直接替代原有的天然气制氢供塔河炼化炼油使用,位于内蒙古的纳日松光伏项目产能为1万吨/年,该项目所产氢气将直接管道输送至周边合成氨企业。据隆众资讯统计,已投产绿氢项目下游配套工业领域的产能占比为72.5%,下游配套加氢站产能占比约为21.1%,下游配套储能占比约为5.2%,其他多为示范项目以及天然气掺氢示范项目等。

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数据来源:隆众资讯

二、国内氢能设备技术发展现状

1、电解槽发展现状

目前电解水制氢技术主要包含碱性电解水制氢(ALK)、质子交换膜制氢(PEM)、固体氧化物电解水制氢(SOEC)以及阴离子交换膜电解水制氢(AEM)。其中碱性电解水制氢(ALK)已经发展相对成熟,质子交换膜制氢(PEM)也有较多示范项目,从目前国内投产的绿氢项目来看,95%以上绿氢为ALK碱性电解水制氢。

电解水制氢技术对比

指标

碱性(AKL)

质子交换膜(PEM)

固体氧化物(SOCE)

阴离子交换膜(AEM)

优势

结构简单、技术成熟、非贵金属催化剂、成本低、商业化程度高

结构紧凑、恒定电解质浓度、波动能源适应性强、冷启动快

效率高、非贵金属催化剂、转化效率高

快速启停,无腐蚀性,无污染,可低温操作

劣势

电解液泄漏污染环境、石棉隔膜致癌、动态响应差、电流密度有限

成本高、商业化程度低、功耗较高、催化剂易被金属离子毒化

需要额外热源、高温条件增加成本、启动较慢、高温下材料易老化

成本较高和低稳定性、对催化剂和膜材料要求严格

电解效率(%)

52-82

74-87

85-100

80-100

工作温度(℃)

60-80

50-80

700-1000

40-60

纯度(%)

99.5-99.9

>99.999

>99.9999

>99.999

技术成熟度

完全商业化

商业化初期

研发和试验阶段

研发和试验阶段

价格(元/KW)

1000-2000

4000-6000

10000

-

综合来看,碱性电解水制氢的电解槽设备成本具备较大优势,且技术更为成熟,根据目前市场上落地的绿氢项目来看,95%以上绿氢为ALK碱性电解水制氢。质子交换膜纯水电解制氢在小范围内运用,该技术具有无污染、槽体结构紧凑、运行更加灵活、更适合可再生能源波动性等优点,目前已有越来越多的新建绿电制氢项目选择使用质子交换膜电解谁制氢技术。而固体氧化物制氢技术和阴离子交换膜制氢技术基本处于研发和试验阶段在,暂无实际应用。

2、储运端技术发展现状

目前我国主流的储运技术是高压气态储运,受其经济性影响,氢气运输半径受限在200公里以内,储运技术的发展对于氢气的商业化发展尤为重要。2023年,中国储运技术不断取得新突破,高压气态储氢技术向大容量发展,多家企业的储氢瓶质量密度和容积均有提升,管道技术方面,东方锅炉等企业建立了输氢管道实验平台,天然气掺氢比例首次突破30%;液态储运方面,中国实现了首套10吨/天氢液化装置系统下线,首台民用液氢储运罐车下线,值得一提的是,固态储氢方面也取得了极大突破,本次调研走访的企业氢枫(中国)和上海交大推出了国内首台镁基固态储运车,氢气容量高达1.2吨,是目前高压气态储运车容量的3-4倍,也成功交付给上海浦江气体,目前正进行示范运输中,不过目前由于固态储运的相关标准尚未完善,氢枫等行业内人士正共同积极推进标准化发展,力争早日将固态储运技术推进到商业化阶段。

三、应用端(交通领域)发展现状

1、加氢站发展现状

截止日前,中国加氢站已建成424座,稳居全球第一。不过根据隆众资讯统计,建成加氢站的实际运营率却仅有40%左右,加氢站对氢气的需求增长较预期相差较大。造成此现象原因一是,下游燃料电池汽车用氢尚未真正实现规模化落地,以小范围示范推广为主,导致加氢站对上游氢气的需求极不稳定。对大部分上游制氢企业而言,小批量且用量不稳定的氢气并不具备足够的经济性,氢气到站价较高,而示范群指导加氢枪口价偏低,致使加氢站盈利空间受到挤压;二是加氢站运营成本高,为保证不亏损而提高加氢价格,燃料电池汽车运营企业因氢价过高而出现改为用电运行,或者直接停运现象。

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数据来源:隆众资讯

2、氢燃料电池车发展现状

氢燃料电池车方面,截止2023年底,我国氢燃料电池车保有量为18487辆,完成了国家设定的2025年5万辆目标的37%,不过根据隆众资讯调研,氢燃料电池车市场也同样存在运营率偏低的情况。

我国在氢燃料电池车的发展上,并未像日韩优先发展乘用车,而是将目标锁定于更适合氢燃料的商用车方向,从国内已经投运的车型来看,公交车、重卡、轻卡等车型为主流,公交车的投运主要集中在2020-2022年,2023年重卡车型明显更受欢迎,传统燃油重卡是高碳排重灾区,而和柴油重卡、纯电重卡相比,氢能重卡具有无污染、零排放、可适应低温环境、续航里程长等特性,优势更为明显,因此成为企业布局新能源重卡主要赛道之一。除此之外,国内钢铁、煤化工等高碳排行业企业,既可以生产氢气,也有钢铁、焦炭的运输应用场景,购置氢能源重卡还可抵扣部分能耗指标,在多重利好因素加持下 ,美锦、旭阳、宝钢、荣成钢铁等多家企业均已经进行了部分燃油重卡的替换,该种运营方式,形成了制氢-加氢-用氢的产业链闭环,也是目前国内较具有经济性的运营方式,未来钢铁、煤化工企业将是氢能重卡市场的主力军。

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数据来源:隆众资讯

四、氢能源产业链未来发展展望

从制氢端来看,商品氢市场供需矛盾依旧突出,隆众资讯统计,国内仍有40余套高纯氢装置待投产,总产能超过15万吨,预测全国各区域未来供应面将持续饱和,商品氢价格仍有进一步下降空间。绿氢方面,目前中国氢气的主要下游产品是合成氨、甲醇和石油炼化,氢气来源主要以化石能源制氢为主,化工行业纳入全国碳交易市场的进程在加快,加之欧盟关税进入等多重因素影响之下,绿氢替代灰氢生产绿氨、绿醇以及绿氢炼化是降低化工行业碳排放的重要路径,未来将继续呈高速发展状态,不过绿氢项目基本直接配套下游产品,对商品氢市场影响甚微。

电解槽设备方面,绿氢产业的发展同时也带来了电解槽市场的爆发。根据隆众资讯调研了解到,国内已布局或者规划电解槽的企业数量已接近200家,而已经发布过电解槽产品的也超过50家,根据目前各家产能以及规划情况来预测,2025年电解槽产能或将突破40GW,该产能意味着可以满足绿氢产能570万吨的电解槽需求量。

储运端,目前固态和液态储运均处于研发和示范期,商业化应用暂不具备经济性,但从长远来看,固态和液态储运才是实现氢气大规模,长周期、长距离运输的主要储运方式。

我国在氢能产业链的发展上取得了较多突破,多个环节从实验室走向了示范阶段,氢能源的产业生态也在摸索中初具雏形,不过目前依旧面临着诸多瓶颈,除了传统制氢较为成熟外,绿氢、储运、加氢站以及氢燃料电池车均不具备较好的经济性。但氢能承担了国家能源转型的重任,且拥有着巨大的应用场景,未来伴随国家政策继续发力,产业标准逐步完善,各环节一一打通,氢能产业链或将大有可为。


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