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綠氫放量高增趨勢已成,新增綠氫消納問題逐步凸顯

發布者: 超級管理員 來源: 本站 發布時間: 2023-10-19 已訪問: 247 次

(報告出品方/作者:國金證券,姚遙、唐雪琪)

一、綠氫放量高增趨勢已成,新增綠氫消納問題逐步凸顯

1.1 規劃和招標逐步落地,綠氫放量高增已成趨勢

綠氫項目數量高增,已立項產能合計約達到 270 萬噸。當前已投產的項目規模達到 4.9 萬噸,其中位于新疆庫車的國內最大光伏制氫示范項目于 2023 年 8 月 30 日全面投產, 我國首個萬噸級綠氫煉化示范項目正式落地,綠氫工業化規模應用逐步開啟,電解槽進 入規?;炞C時代。綠氫項目規劃持續高增,近兩年已立項的綠氫項目合計約達到 270 萬噸,放量高增已成趨勢。

綠氫政策規劃量高增,2025 年各地合計達 100 萬噸。自國家層面發布《氫能產業發展中 長期規劃(2021-2035 年)》后,各地積極規劃可再生能源制氫(綠氫),根據各地政府 發布的相應氫能政策規劃,綠氫產能合計規劃量到 2025/2030/2035 年已達 100/100/250 萬噸。當前國內政策規劃地區全部集中于風光資源較為豐富的三北地區,其中內蒙古 2025 年規劃量達到 50 萬噸/年,占比達到當年加總規劃的一半,是全國綠氫推廣重點區 域。

綠氫規劃量帶動電解槽裝機量高增,2025 年預計在中性/樂觀情況下達到 19/28GW。綠氫 將采用電解槽電解水制取氫氣,綠氫規劃量的高增將帶動相應設備的需求。以電解槽匹配光伏制氫為例測算,樂觀情況以及中性情況下,在對應 100 萬噸綠氫規劃總量分別可 裝電解槽 28GW 和 19GW。預計在未來技術迭代和成本逐步下降的情況下,2025 年后電解 水制氫設備及綠氫市場將持續加速。測算假設與過程如下:

以 1000 標方/小時堿性電解槽為例測算,基于電解槽不同的年運營小時數,綠氫生 產規劃量對應的電解槽裝機規模將有所區別,當電解水制氫的電來自于光伏時,根 據光伏年發電小時數,樂觀和中性情況下預計電解槽分別年運行1100和1500小時, 同時考慮到部分電解槽的電采用外購電力的情況,假設 2025 年光伏供電和外購電力 占比均為 50%、外購電力年利用小時數為 4000 小時,100 萬噸綠氫對應樂觀和中性 情況下電解槽裝機量分別為 28GW 和 19GW。

電解槽招標已達 GW 級別,2023-2025 年 CAGR 將達 180%。2023 年 1-10 月綠氫項目電解槽 招標量達到 1.3GW,結合 2025 年樂觀情況下 28GW 的規劃裝機量,預計 2023-2025 年 CAGR 將達 180%,放量已成趨勢。從 2023 年綠氫項目開工及 EPC 招標情況看,共 7.82 萬噸綠 氫項目,773 Nm3 /h、260 余套電解槽短期內將迎來招標。從下游應用領域看,主要集中 在交通、化工、儲能、工業四大領域應用。

1.2 綠氫規劃高增下,消納問題逐步凸顯

氫氣具備工業原料和能源產品雙重屬性。氫氣作為一種二次能源,目前已經廣泛應用于 化工、電子、冶金、能源、航空航天以及交通等諸多領域,當前社會上主要利用化石能 源作為原料制備氫,再將氫作為化工、冶金等生產過程物料加以利用。氫氣作為可持續 發展的清潔可再生能源,同時具有工業原料和能源產品的雙重屬性,可作為全球降低二 氧化碳排放、實現碳中和的重要能源載體。

氫氣可在多個生產和消費環節作為替代能源和原料,在工業、交通、電力、建筑等行業 中均有不同的應用,其中最主要的用途包括燃料用氫、原料用氫,以及儲能用氫三類。

燃料用氫:主要場景包含重型道路交通、船運、航空、發電等領域。氫氣易燃且熱 值高,燃燒產物僅為水,不排放二氧化碳等溫室氣體,與傳統的化石燃料(石油、 天然氣、煤炭)相比,氫是終端零排放的清潔能源,可作為供熱或供電的燃料。目 前燃料用氫的應用在全球范圍內尚為有限,主要限制因素是燃氫輪機等設備設施的 技術成熟度不高,相應的基礎設施和政策標準尚不完善。

原料用氫:主要場景包含鋼鐵、化工等領域。氫氣是重要的工業氣體,氫元素的強 還原性被用于多種化學反應,是眾多化合物的基礎元素之一?;ば袠I需要用氫制 備甲醇、合成氨等多種產品,冶鐵需要利用氫氣作為還原劑,多種高端材料的制造 在生產流程中均需要使用氫氣進行加工。

儲能用氫:主要場景包含電力儲能領域。作為廣義儲能的一種形式,在一定的環境 條件和容器中儲存液態氫或氣態氫,通過燃料電池用于電力調峰以調節長時間和跨 區域的儲能,或將氫轉換為化合物,例如合成氨,增強氫能用于燃料/原料的靈活性。

氫氣使用結構以合成氨、甲醇、煉油及直接燃燒為主。從氫氣的用途來看,最大應用領 域是作為生產合成氨中間原料,氫氣產能占比約為 30%;第二是生產甲醇,包括煤經甲 醇制烯烴的中間原料,氫氣產能占比約為 28%;第三是焦炭和蘭炭副產氫的綜合利用, 占比約為 15%(已扣除制氨醇,避免重復計算);第四是煉廠用氫,占比約為 12%;第五是 現代煤化工范疇內的煤間接液化、煤直接液化、煤制天然氣、煤制乙二醇的中間原料氫 氣,占比約為 10%;其他方式氫氣利用占比約為 5%。

當前氫氣供需趨于平衡,消納問題逐步顯現。當前國內外氫氣主要在石化化工行業被較 為廣泛的生產和利用,根據對石化化工行業主要涉氫產品生產能力的統計,當前我國石 化化工行業氫氣總產能約為 4000 萬噸,氫氣產量約 3800 萬噸,氫氣消耗量約為 3540 萬 噸,從氫氣產量和消耗量來看,我國氫氣供需趨于平衡。根據上文統計的綠氫新增產能 數據,已立項綠氫產能 270 萬噸、短期 341 萬噸、中期近 9000 萬噸的量級看,綠氫規模 將在未來幾年內高速增長,在當前氫氣供需趨于平衡的情況下,綠氫消納問題可預見性 的將逐步顯現。

1.3 四大場景消納綠氫,放量潛力多集中于三北地區

氫氣需求未來仍將持續穩步增長,化工、鋼鐵、交通和儲能成為氫氣四大應用消納場景。 “工業+綠氫”將在石化和鋼鐵行業開展示范,交通用氫逐步提升。石化工業和鋼鐵工業 是氫氣最大的應用領域,綠氫促進工業脫碳意義重大,效果也將更加明顯。隨著我國光 伏發電和風力發電成本不斷下降,西北“綠電”價格已低于 0.2 元/(kW·h),初步具備 提供工業綠氫的經濟性,從已有綠氫項目和政策看,西北地區率先開展了綠氫+煤化工示 范,綠氫制合成氨生產綠氨、綠氫制甲醇生產綠醇等技術方案也在開展。

化工氫氣生產利用將持續增長,成為氫氣消納的重要場景。石化化工行業產品需求 隨全社會國民經濟發展而發展,產品需求總體上仍將穩步增長,例如工業氮肥、甲 醇化工、甲醇燃料和中間氫氣產能預計未來仍將增長,總體上將會促進氫氣需求增 長。當前過半氫氣下游應用集中于合成氨、甲醇及煉油領域,并且大多已立項的綠 氫項目應用也集中于化工領域,未來化工領域將成為氫氣消納的重要場景。

鋼鐵行業氫氣需求結構面臨調整,基于氫氣的新技術有望迎來突破性增長。在鋼鐵 工業中,副產的焦爐煤氣中含氫為 55%-60%,高煤氣含氫為 1%-4%,轉爐煤氣含氫為 0.2%-0.3%,另外利用 COREX 技術(熔融還原法)在生產鐵水過程中產生的煤氣含氫為 10%-30%(上述焦爐煤氣的含氫量已與焦化合并統計)。目前我國鋼鐵行業每年生產約 1400 萬噸的含氫副產品,其中高爐煉鐵使用約為 900 萬噸/年,電爐煉鐵消耗約 為 400 萬噸/年。根據國家有關鋼鐵行業去產能、確保粗鋼產量同比下降等要求,以 及廢鋼回收和氫氣直接還原鐵等技術逐步推廣,預計未來基于傳統高爐煉鐵所需要 的焦化產能將有所下降,焦化副產氫相應下降;基于氫氣直接還原鐵技術的氫氣需 求或將得到突破性增長。

我國氫能利用現階段以車用氫能為主,處于起步初期示范階段。截至 2021 年底,我 國燃料電池車保有量約為 9000 輛,車型以商用車中的重卡、公交大巴、輕卡、物流 車為主,截止到目前,已建成加氫站約 300 座,當前車用氫能用量不到 1 萬噸,根 據 2025 年各地區政策規劃,燃料電池汽車保有量達到 11.8 萬輛,放量具備確定性 高,將拉動綠氫在需求側的消納,預計 2025 年氫氣需求量達 160 萬噸。

綠氫放量潛力多集中于三北地區,成本和規模具備發展優勢。各地可再生資源條件的差 異導致區域性綠氫發展分化,三北地區等區域可再生能源資源豐富,其低電價致使這些 地區范圍內的綠氫與傳統制氫路徑的成本差異較小,在多種應用場景具備經濟性,也因 而綠氫在三北地區以風光氫大基地形式率先進行示范與規?;瘧?。東部和中部地區資 源相對匱乏,同時電力需求旺盛導致綠電溢價,海上風電成本尚處于準平價階段,使得 綠氫成本與傳統制氫路徑成本具備一定差距,因而規?;尫殴澴鄿笥谌钡貐^,然 而燃料電池汽車示范城市群均處沿海地帶,部分地區給予電解水制氫谷電優惠電價,預 計東部地區以分布式為主進行發展。


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