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1、绿氢制备产业发展现状与展望绿氢制备产业发展现状与展望中国船舶集团有限公司第七一八研究所中国船舶集团有限公司第七一八研究所中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司 一、氢能产业发展背景一、氢能产业发展背景二、绿氢制备产业发展现状二、绿氢制备产业发展现状三、绿氢制备技术关注点三、绿氢制备技术关注点四、派瑞氢能公司简介四、派瑞氢能公司简介一、氢能产业发展背景一、氢能产业发展背景 氢能发展驱动力氢能发展驱动力习近平提出的习近平提出的3060双碳战略双碳战略;大力发展可再生能源、清洁大力发展可再生能源、清洁能源。能源。石油、天然气大量依赖进口;石油、天然气大量依赖进口;可再生能源
2、间歇性与波动性。可再生能源间歇性与波动性。增强能源储备能力及供给的灵增强能源储备能力及供给的灵活性、柔性;活性、柔性;新能源时代下的各国清洁能源新能源时代下的各国清洁能源经济战略。经济战略。双碳战略双碳战略能源安全能源安全能源经济能源经济氢能氢能具备的能源特性具备的能源特性1234567储量大,供应来源广储量大,供应来源广零碳化零碳化“可再生可再生”的二次能源的二次能源宜大规模、长期存储宜大规模、长期存储高热值,优质的能源载体高热值,优质的能源载体应用广泛,替代性强应用广泛,替代性强经济价值高,拉动性强经济价值高,拉动性强双碳背景下,双碳背景下,21世纪最具发展潜力的清洁能源;世纪最具发展潜力
3、的清洁能源;氢能产业发展中长期规划氢能产业发展中长期规划明确国家能源体系的重要战略地位。明确国家能源体系的重要战略地位。氢能作为一种零碳化、氢能作为一种零碳化、“可再生可再生”的二次能源,具备宜大规模长周期存储、高热值、替代性强等能的二次能源,具备宜大规模长周期存储、高热值、替代性强等能源属性。习近平总书记源属性。习近平总书记2020年在联合国大会上郑重提出了年在联合国大会上郑重提出了3060双碳战略,要大力发展可再生能源和双碳战略,要大力发展可再生能源和清洁能源。近年来,各级政府纷纷出台了氢能产业发展规划和路线图。发展氢能产业是保障我国能清洁能源。近年来,各级政府纷纷出台了氢能产业发展规划和
4、路线图。发展氢能产业是保障我国能源安全,引领产业转型升级,建设新能能源体系的重要战略选择。源安全,引领产业转型升级,建设新能能源体系的重要战略选择。2020.09 双碳目标提出双碳目标提出2020.12 碳排放权交易管理碳排放权交易管理办法发布办法发布2021.03 政府工作报告提到政府工作报告提到绿色转型绿色转型2021.05 碳交易市场上线交碳交易市场上线交易易2021.05 中国中国“碳中和碳中和”框框架路线图发布架路线图发布2021.07 双碳目标落实中央双碳目标落实中央督查督查2022.02 双碳须双碳须“先立后先立后破破”,有序推进,有序推进2023.02“双碳双碳”指导意见指导意
5、见发布发布 各国氢能发展政策各国氢能发展政策发布时间发布时间国家国家政策文件政策文件政策内容政策内容2022美国国家清洁氢能战略和路线图(草案)全面阐述了氢气在美国能源体系中的潜在作用,以及实现清洁氢能的主要难题和关键策略。该战略设定了美国清洁氢能生产的目标,即从现在的零开始,到2030年达到每年1000万吨,到2040年达到每年2000万吨,到2050年达到每年5000万吨。2023欧盟欧盟能源系统整合战略为欧洲未来30年清洁能源的发展指明了方向。2023日本修订氢能基本战略日本政府和民间企业共计将投入15万亿日元资金,推进脱碳环境的构筑,在2040年实现每年约1200万吨的供氢目标。202
6、2韩国清洁氢能生态系统建设方案创造大规模氢能需求并建立匹配基础与制度,拓展氢能生态系统。2023澳大利亚对国家氢能战略进行审查确保国家战略可以把澳大利亚置于在2030年前成为全球氢能领导者的道路上,无论是在对外贸易方面,还是在推动澳大利亚工业脱碳方面。2022新西兰新西兰氢能发展愿景旨在把新西兰建设成为一个强大的低碳经济社会,通过政府政策推动,使新西兰从整个能源系统脱碳化进程中收益。资料来源资料来源中国石化中国石化杂志杂志全球兴起氢能发展热潮,氢能已进入产业化快速发展新阶段全球兴起氢能发展热潮,氢能已进入产业化快速发展新阶段 中国氢能发展政策中国氢能发展政策发布时间发布时间发布机构发布机构政策
7、文件政策文件政策内容政策内容2023.03发改委绿色产业指导目录(2023年版)涉及氢等船用绿色动力装备制造、氢动力飞行器制造、鼓励消耗氢氟碳化物、回收工业氢气、硫化氢等。2022.06国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发“十四五”可再生能源发展规划推动光伏治沙、可再生能源制氢和多能互补开发;推动可再生能源规模化制氢利用。2022.03改革委、国家能源局氢能产业发展中长期规划(2021-2035)分析了我国氢能产业的发展现状,明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略地位、总体要求和发展目标,提出了氢能创新体系、基础设施、多元应用、政策保障、组织实施等方面的具体规划。2021.11国家能源
8、局、科技部“十四五”能源领域科技创新规划攻克高效氢气制备、储运、加注和燃料电池关键技术,推动氢能与可再生能源融合发展。2021.10国务院2030年前碳达峰行动方案积极扩大电力、氢能、天然气等新能源、清洁能源在交通运输领域应用。2021.03第十三届全国人大中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。数据来源:公开资料数据来源:公开资料中国出台各项氢能政策,推动中国氢能产业走向中国出台各项氢能政策,推动中国氢能产业走向“快车道快车道”全球各国氢能产业布局全球各国氢能产业布局氢
9、能已经成为国际议程的新焦点,许多国氢能已经成为国际议程的新焦点,许多国家和地区制定了家和地区制定了“碳中和碳中和”目标目标。136个个国家国家115个个地区地区235个个主要城市主要城市682家家顶尖企业顶尖企业中国中国2025年年电解槽装机电解槽装机10GW左右;左右;工业副产氢提纯为主,绿氢试点运营;工业副产氢提纯为主,绿氢试点运营;燃料电池汽车保有量燃料电池汽车保有量10万辆万辆;2050年年零碳排放制氢;氢气产量零碳排放制氢;氢气产量9690万吨万吨;电解槽装机电解槽装机500GW;加氢站加氢站12000座座;终端年销售价格终端年销售价格20元元/kg;燃料电池车保有量燃料电池车保有量
10、3000万辆万辆。欧盟欧盟2030年年电解槽电解槽40GW,年产绿氢,年产绿氢1000万吨万吨;2050年年实现气候中立,零污染;实现气候中立,零污染;氢气需求氢气需求5600万吨万吨,占能源总需求,占能源总需求1/4;可再生能源制氢,工业领域脱碳全面氢能替代。可再生能源制氢,工业领域脱碳全面氢能替代。韩国韩国2030年年氢气供应量氢气供应量526万吨,价格降至万吨,价格降至3000韩元韩元/kg;加氢站加氢站1200座座;氢燃料电池汽车累计产量氢燃料电池汽车累计产量620万辆;万辆;美国美国2030年年“制氢制氢-运氢运氢-储氢储氢-用氢用氢”全链条技术研发和规模化示全链条技术研发和规模化示
11、范;范;加氢站加氢站1000座座;工业、交通用氢成本降至工业、交通用氢成本降至1-2美元美元/kg;日本日本2030年年氢能产量氢能产量30万吨万吨/年年;制氢成本制氢成本3美元美元/kg;加氢站加氢站900座座;燃料电池汽车保有量燃料电池汽车保有量80万辆万辆来源:来源:中国氢能源与燃料电池产业发展研究报告中国氢能源与燃料电池产业发展研究报告 中国氢能产业布局中国氢能产业布局根据中国氢能联盟预测,根据中国氢能联盟预测,2025年年中国氢能产业产值将达到中国氢能产业产值将达到1万亿元万亿元。在在2030年年碳达峰情景下,中国氢气的年需求量将达到碳达峰情景下,中国氢气的年需求量将达到3715万吨
12、万吨,在在终端能源终端能源消费中占比约消费中占比约5%,可再生氢产量约,可再生氢产量约500万吨万吨,部署,部署电解槽装机约电解槽装机约80GW。2050年,氢在中国终端能源体系占比约年,氢在中国终端能源体系占比约10%,与电力协同互补,共,与电力协同互补,共同成为中国终端能源体系的同成为中国终端能源体系的消费主体消费主体,带动形成,带动形成十万亿级十万亿级的新兴的新兴产业。产业。绿氢是用能终端实现绿色低碳转型的重要绿氢是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体载体;构建构建“N+H+N”绿氢体系绿氢体系清洁氢和可再生氢产业拓展以及上下游产业链延伸清洁氢和可再生氢产业拓展以及上下游产业链延伸。N+H
13、+N体系体系氢能产业涉及工业体系诸多环节,产品氢能产业涉及工业体系诸多环节,产品覆覆盖面大盖面大、综合技术应用广、跨行业合作深,、综合技术应用广、跨行业合作深,带动效应显著带动效应显著氢能核心技术和关键材料需要创新与突破,氢能核心技术和关键材料需要创新与突破,引发全球新一轮引发全球新一轮科技革命科技革命氢能产业升级壮大,实现产业链良性循环氢能产业升级壮大,实现产业链良性循环和创新发展和创新发展新产品、新业态、新模式,构建新产品、新业态、新模式,构建绿色低碳绿色低碳产业体系,符合经济产业体系,符合经济高质量发展高质量发展纲领纲领“N+H+N”核心体系核心体系氢的特点使其广泛应用于氢的特点使其广泛
14、应用于能源与工业原料综合体系能源与工业原料综合体系“N+H+N”关键技术关键技术“氢氢/氨氨”储用体系:储用体系:替代传统煤化工合成氨工艺替代传统煤化工合成氨工艺中的氢源,实现氨的绿色生产。中的氢源,实现氨的绿色生产。氢储能体系:氢储能体系:以氢作为平抑可再生能源波动和储以氢作为平抑可再生能源波动和储能的载体。能的载体。油气田脱碳应用技术:油气田脱碳应用技术:提高油品品质,提升原油提高油品品质,提升原油利用效率。利用效率。氢冶金应用技术:氢冶金应用技术:替代传统炼化过程中煤炭消耗替代传统炼化过程中煤炭消耗,减少碳排放。,减少碳排放。天然气掺氢应用技术:天然气掺氢应用技术:部分替代天然气,减少天
15、部分替代天然气,减少天然气消费。然气消费。“氢氢/甲醇甲醇”储用体系:储用体系:构建氢与甲醇互补转化供构建氢与甲醇互补转化供应系统,实现氢能与二氧化碳资源化利用。应系统,实现氢能与二氧化碳资源化利用。以以“N+H+N”关键技术加持实现关键技术加持实现“双碳双碳”目标目标二、绿氢制备产业发展现状二、绿氢制备产业发展现状 制氢技术路线制氢技术路线制氢方式制氢方式原料原料原理原理成本成本(未考虑碳交易)(未考虑碳交易)成本成本(考虑碳交易)(考虑碳交易)优点优点缺点缺点化石能源重整制氢化石能源重整制氢+碳捕捉、碳封存碳捕捉、碳封存煤煤煤气化产生含氢和煤气化产生含氢和CO合成气合成气合成气经变换和分离
16、合成气经变换和分离制得氢制得氢6.7712.14元元/kg20元元/kg1)技术成熟,制氢)技术成熟,制氢纯度高(纯度高(99%););2)制氢效率高()制氢效率高(80%););3)成本较低)成本较低1)储备有限;)储备有限;2)制氢过程碳排量)制氢过程碳排量大(约大(约14kg CO2/kg H2);3)须提纯以及去除杂须提纯以及去除杂质质天然气、天然气、石油石油天然气、石油产品生天然气、石油产品生成成CO的合成气的合成气PSA或膜法分离法转或膜法分离法转化为化为CO2和和H27.524.3元元/kg工业副产制氢工业副产制氢焦炉煤气、焦炉煤气、化肥工业、化肥工业、氯碱、氢氯碱、氢烃利用等烃
17、利用等利用在工业生产过程利用在工业生产过程中富含氢气的终端废中富含氢气的终端废弃物或副产物弃物或副产物变压吸附法(变压吸附法(PSA)回收提纯制氢回收提纯制氢焦炉煤气副产氢成本介于焦炉煤气副产氢成本介于915元元/kg,氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等工艺综合成本介氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等工艺综合成本介于于1322元元/kg。1)制氢纯度高()制氢纯度高(99%););2)成本适中)成本适中1)须提纯以及去除)须提纯以及去除杂质;杂质;2)无法作为大规模)无法作为大规模集中化的氢能源供应集中化的氢能源供应源源电解水制氢电解水制氢水、电水、电(光伏发(光伏发电、水电)电、水电)电解槽两端施加
18、直流电解槽两端施加直流电后水分子分解生成电后水分子分解生成氢气氢气碱性电解:碱性电解:9.2-40元元/kg;PEM电解:电解:20.5-48.5元元/kg;(电价;(电价0.1-0.6元元/KWh)1)工艺过程简单;)工艺过程简单;2)过程中不存在碳)过程中不存在碳排放问题排放问题1)尚未实现大规模)尚未实现大规模应用;应用;2)成本高)成本高 当电价接近当电价接近0.25元元/kWh时,碱性电解水制氢接近煤制氢成本。时,碱性电解水制氢接近煤制氢成本。2030年年2040年年2050年年化石能源制氢化石能源制氢60%45%20%工业副产氢工业副产氢23%5%0生物制氢等生物制氢等其他技术其他
19、技术2%5%10%生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢等其他制氢技术,尚未形成工业化应用生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢等其他制氢技术,尚未形成工业化应用数据来源:中国氢能联盟数据来源:中国氢能联盟 可再生能源电解制氢预测可再生能源电解制氢预测以煤、天然气为代表的化石以煤、天然气为代表的化石能源重整制氢能源重整制氢以焦炉煤气、氯碱尾气为代以焦炉煤气、氯碱尾气为代表的工业副产气制氢表的工业副产气制氢水电解制氢水电解制氢可再生能源电解制氢可再生能源电解制氢15%45%70%生物质通过气化和微生物催生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢化脱氢方法制氢 各国绿氢项目各国绿氢项目国别国别地区地区单位名称
20、单位名称项目内容项目内容氢产量氢产量计划建成时间计划建成时间澳大利亚澳大利亚皮尔巴拉,皮尔巴拉,西澳大利亚西澳大利亚洲际能源、洲际能源、CWP亚洲能源、维斯塔亚洲能源、维斯塔斯、麦格理斯、麦格理亚洲可再生能源中心亚洲可再生能源中心(AREH):全球最大的利:全球最大的利用风能和太阳能生产大量绿色氢的项目之一用风能和太阳能生产大量绿色氢的项目之一每年每年175万吨万吨2027-28年年荷兰荷兰埃姆斯哈文,埃姆斯哈文,荷兰北部荷兰北部德国德国RWE、挪威挪威Equinor、荷兰荷兰Shell、荷兰天然气网运营商荷兰天然气网运营商Gasunie和大型商业运营商和大型商业运营商Groningen Se
21、aportsNortH2:全球最大的的海上风电制氢项目:全球最大的的海上风电制氢项目每年每年100万吨万吨2040年年(2027年年1GW,2030年年4GW)德国德国赫里戈兰赫里戈兰AquaVentus、Neptune Energy、Saipem、Ramboll和和Heerema Marine Contractors水仙水仙-AquaVentus:10GW的海上风能制氢项的海上风能制氢项目目每年每年100万吨万吨2035年年(2025年年30MW,2030年年5GW)英国英国BP、莱茵集团、莱茵集团、Evonic、Nowega、OGE100MW风电制氢项目风电制氢项目-沙特阿拉沙特阿拉伯伯N
22、EOMAir Products基于可再生能源的世界级绿氢制氨生产基地基于可再生能源的世界级绿氢制氨生产基地2GW2026年年西班牙西班牙-DH2西班牙西班牙DH2拟在西班牙建设拟在西班牙建设3GW绿氢项目,绿氢项目,首期首期500MW,需要总包方投标需要总包方投标每年每年5.5万吨万吨-阿曼阿曼Duqm港港ACME Clean Tech320MW太阳能制氢项目:建立一个世界上最太阳能制氢项目:建立一个世界上最大的绿色氢氨生产基地大的绿色氢氨生产基地氨气年产量氨气年产量90万吨万吨第一阶段预计在第一阶段预计在2022年年底之前投产年年底之前投产2030年年电解水产能电解水产能200GW2050年
23、年电解水产能电解水产能500GW全球氢能已进入产业化快速发展新阶段全球氢能已进入产业化快速发展新阶段 各国绿氢项目各国绿氢项目国别国别地区地区单位名称单位名称项目内容项目内容氢产量氢产量中国中国张家口张家口中智天工中智天工张家口风电场配套制氢项目张家口风电场配套制氢项目每年每年4.8万吨万吨张家口张家口中电新能中电新能利用风电制氢储氢,代替传统电池储能模块利用风电制氢储氢,代替传统电池储能模块-新疆新疆中石化中石化中石化新疆库车项目:全球最大绿氢项目中石化新疆库车项目:全球最大绿氢项目每年每年2万吨万吨吉林吉林国电投国电投大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目每年
24、每年3.2万吨万吨内蒙古内蒙古国富氢能、内蒙古龙源、中国机械国富氢能、内蒙古龙源、中国机械风光制氢一体化项目风光制氢一体化项目一期每年一期每年3300吨吨吉林吉林中能建氢能源中能建氢能源绿色氢氨醇一体化项目绿色氢氨醇一体化项目每年每年4.5万吨万吨宁夏宁夏宝丰能源宝丰能源太阳能电解制氢储能及综合应用示范项目太阳能电解制氢储能及综合应用示范项目每年每年1.6亿标方亿标方2025年年氢能燃料电池车氢能燃料电池车5万辆万辆可再生能源制氢可再生能源制氢10-20万吨万吨/年年氢能产业发展中长期规划氢能产业发展中长期规划(2021-2035(2021-2035年年)全球绿氢发展动态全球绿氢发展动态203
25、0年年5000万吨万吨2050年年3.2亿吨亿吨据国际能源组织预测,全球绿氢产量据国际能源组织预测,全球绿氢产量中国:中国:电解水技术具有价格电解水技术具有价格/效率竞争力,有潜力成为世界上效率竞争力,有潜力成为世界上最最大的绿氢市场大的绿氢市场;日本:日本:致力于致力于国际氢气供应链国际氢气供应链开发;开发;韩国:韩国:计划计划2030年构建年构建100兆瓦兆瓦级绿氢量产体系,级绿氢量产体系,2040年建立海年建立海外制氢基地,通过进口满足绿氢需求;外制氢基地,通过进口满足绿氢需求;澳大利亚:澳大利亚:计划成为全球领先的绿氢供应国;计划成为全球领先的绿氢供应国;印度:印度:印度政府于印度政府
26、于2023年初批准拨款年初批准拨款23亿美元用于支持绿氢产亿美元用于支持绿氢产业,目标是到业,目标是到2030年生产年生产500万吨万吨绿氢。绿氢。亚太地区亚太地区北美和欧洲地区北美和欧洲地区美国:美国:国家清洁氢能战略和路线图(草案)国家清洁氢能战略和路线图(草案)明确提出到明确提出到2030年美国清洁氢需求将达到年美国清洁氢需求将达到1000万吨万吨/年年。2022年通胀削减法年通胀削减法案案提出为绿氢提供最高提出为绿氢提供最高3美元美元/千克千克的税收抵免。的税收抵免。欧盟:欧盟:针对其绿氢整体目标,设定了严格的绿氢门槛、推出碳针对其绿氢整体目标,设定了严格的绿氢门槛、推出碳差价合约(差
27、价合约(CCfD)、欧盟创新基金承诺提供)、欧盟创新基金承诺提供8亿欧元的专项补贴亿欧元的专项补贴,于,于2023年下半年启动绿氢项目试点招标。年下半年启动绿氢项目试点招标。西班牙、法国、葡萄牙西班牙、法国、葡萄牙三国已经启动欧盟首条大型绿氢输送三国已经启动欧盟首条大型绿氢输送走廊计划,项目将在走廊计划,项目将在2030年前投入使用,每年输送绿氢年前投入使用,每年输送绿氢200万吨万吨,约占欧盟绿氢消费量的,约占欧盟绿氢消费量的10%。绿氢在亚太地区的开发与应用将持续升温绿氢在亚太地区的开发与应用将持续升温全球绿氢投资的领跑者全球绿氢投资的领跑者 全球绿氢发展动态全球绿氢发展动态2030年年5
28、000万吨万吨2050年年3.2亿吨亿吨据国际能源组织预测,全球绿氢产量据国际能源组织预测,全球绿氢产量阿联酋阿联酋:计划五年内每年斥资计划五年内每年斥资4000亿亿美元扩展绿氢市场,目标是美元扩展绿氢市场,目标是到到2030年在全球低碳氢市场中占年在全球低碳氢市场中占25%的份额的份额;沙特阿拉伯沙特阿拉伯:希望通过开发氢能源保持其作为重要能源供应商的希望通过开发氢能源保持其作为重要能源供应商的地位地位;阿曼阿曼:目标于目标于2030年实现年实现100万吨万吨氢气生产,并致力于成为全球最氢气生产,并致力于成为全球最大的绿氢生产国和出口国之一大的绿氢生产国和出口国之一;埃及:埃及:当地政府高度
29、重视绿氢行业,并采取税率优惠、国家承当地政府高度重视绿氢行业,并采取税率优惠、国家承担基建成本、国家补偿土地配置成本等优惠措施吸引绿氢投资。担基建成本、国家补偿土地配置成本等优惠措施吸引绿氢投资。中东和北非地区中东和北非地区拉丁美洲地区拉丁美洲地区巴西:巴西:化学公司化学公司Unigel在巴西东北部伊利亚耗资在巴西东北部伊利亚耗资1.2亿亿美元新建美元新建该国首个绿氢工厂,预计该国首个绿氢工厂,预计2023年开始运营,年产绿氢年开始运营,年产绿氢1万吨;万吨;澳大利亚:澳大利亚:全球绿色能源和绿色工业公司全球绿色能源和绿色工业公司Fortescue Future Industries表示将在巴
30、西塞阿拉州的表示将在巴西塞阿拉州的Pecem投资投资60亿亿美元建设绿氢美元建设绿氢项目;壳牌和巴西里约州阿苏港已经同意共同建设一个项目;壳牌和巴西里约州阿苏港已经同意共同建设一个10兆瓦兆瓦的的绿氢厂绿氢厂,该工厂定于该工厂定于2025年完工。年完工。智利智利:当地政府已经宣布到当地政府已经宣布到2025年前电解装机能力达到年前电解装机能力达到5吉瓦吉瓦的目的目标,并计划在标,并计划在2030年底前生产出最具成本效益的绿氢。年底前生产出最具成本效益的绿氢。有望成为全球绿氢供应枢纽有望成为全球绿氢供应枢纽绿氢供应潜力相对较高绿氢供应潜力相对较高 中国绿氢发展动态中国绿氢发展动态2025年年年需
31、求量年需求量3500万吨万吨绿氢绿氢200万吨万吨电解槽装机总量电解槽装机总量20GW2030年年年需求量年需求量3175万吨万吨绿氢绿氢555万吨万吨电解槽装机总量电解槽装机总量80GW 中国各地政府纷纷出台氢能相关支持政策,鼓励开展中国各地政府纷纷出台氢能相关支持政策,鼓励开展源网荷储、风光源网荷储、风光氢氢等可再生能源示范项目:宁夏、内蒙古、新疆等地规划建设了以中石等可再生能源示范项目:宁夏、内蒙古、新疆等地规划建设了以中石化库车、宁夏宝丰等为代表的绿氢示范项目,开展规模化示范应用;化库车、宁夏宝丰等为代表的绿氢示范项目,开展规模化示范应用;各大各大央企央企积极以应用示范为抓手,推动积极
32、以应用示范为抓手,推动氢能全产业布局氢能全产业布局;国际公司如西门子、蒂森克虏伯等加快在国内的布局;国际公司如西门子、蒂森克虏伯等加快在国内的布局;中国一批新企业加速进入氢能领域,带来中国一批新企业加速进入氢能领域,带来活力和发展活力和发展的同时,一定程的同时,一定程度增加了度增加了“氢安全氢安全”隐患。隐患。不同不同电解水制氢技术对比电解水制氢技术对比 传统碱性电解传统碱性电解(ALK)质子交换膜质子交换膜(PEM)碱性阴离子交换膜碱性阴离子交换膜(AEM)固体氧化物固体氧化物(SOEC)工作工作温度温度20-9020--1000单台规模单台规模0.5-1000Nm3
33、/h0.01-500Nm3/h0.01-2 Nm3/h-效率效率62-75%65-82%60-79%85%100%应用程度应用程度商业化商业化商业化商业化实验室实验室商业化商业化实验室实验室优点优点低成本,稳定性高,工艺成低成本,稳定性高,工艺成熟熟结构紧凑,快速响应、启动,结构紧凑,快速响应、启动,氢气纯度高氢气纯度高集合了碱性和质子交换膜的优点集合了碱性和质子交换膜的优点较高的热力学、动力学性能:能耗低,较高的热力学、动力学性能:能耗低,成本低成本低缺点缺点腐蚀性电解液,气体混合,腐蚀性电解液,气体混合,动力学性能低动力学性能低聚合物膜成本高;酸性属性;聚合物膜成本高;酸性属性;贵金属催化
34、剂贵金属催化剂聚合物膜中较低的聚合物膜中较低的OH-导通率,碱导通率,碱稳定性较差稳定性较差电极机械强度差(破裂);安全问题:电极机械强度差(破裂);安全问题:密封不当密封不当 绿氢制备技术发展趋势绿氢制备技术发展趋势现有商用的碱性和现有商用的碱性和PEMPEM水电制氢技术在向提升电流密度和降低电压的方向发展。水电制氢技术在向提升电流密度和降低电压的方向发展。大功率、高效、低成本、大功率、高效、低成本、长寿命长寿命的制氢设备是主要发展趋势,未来要形成适应的制氢设备是主要发展趋势,未来要形成适应模块化、组合式、自适应的模块化、组合式、自适应的多台套联动绿氢系统。多台套联动绿氢系统。碱性阴离子交换
35、膜(碱性阴离子交换膜(AEMAEM)技术和固体氧化物电解()技术和固体氧化物电解(SOECSOEC)技术处于实验室阶段。)技术处于实验室阶段。2030年之前,碱性、年之前,碱性、PEM 电解制氢技术仍然作为市场主流广泛应用。碱性制氢装备市场容量保持在电解制氢技术仍然作为市场主流广泛应用。碱性制氢装备市场容量保持在85%以上;以上;阴离子交阴离子交换膜(换膜(AEM)与固体氧化物()与固体氧化物(SOEC)制氢技术由实验阶段转为)制氢技术由实验阶段转为小型化应用阶段小型化应用阶段。2060年之前,围绕清洁化、低碳化、低成本的需求,各类制氢技术结合应用场景形成年之前,围绕清洁化、低碳化、低成本的需
36、求,各类制氢技术结合应用场景形成多元制氢体系多元制氢体系。水水电解制氢电解制氢市场预测(中国)市场预测(中国)指标指标2020年年2025年年2030年年2050年年2060年年碱性水电解制氢直流电耗(碱性水电解制氢直流电耗(kWh/Nm3)4.54.34.13.93.8PEM水电解制氢直流电耗(水电解制氢直流电耗(kWh/Nm3)4.34.24.13.93.8氢需求总量(万吨)氢需求总量(万吨)330035003700970013000“绿氢绿氢”需求(总)量(万吨)需求(总)量(万吨)49.5(1.5%)105(3%)370(10%)6790(70%)10400(80%)碱性水电解制氢规模
37、(万吨)碱性水电解制氢规模(万吨)49.0(99%)99.7(95%)333.0(90%)4074.0(60%)4680.0(45%)PEM电解制氢规模电解制氢规模(万吨)(万吨)0.5(1%)5.3(5%)37.0(10%)2716.0(40%)5720.0(55%)绿氢制备技术发展趋势绿氢制备技术发展趋势三、绿氢制备技术关注点三、绿氢制备技术关注点析氢析氢/析氧电极、隔膜、结析氧电极、隔膜、结构优化、系统集成构优化、系统集成制备大功率制氢设备制备大功率制氢设备单体大产气量电解槽研制;单体大产气量电解槽研制;余热回收管理系统;余热回收管理系统;系统安全运行维护系统;系统安全运行维护系统;集群
38、控制及能量管理系统;集群控制及能量管理系统;大宗气体分离与纯化系统;大宗气体分离与纯化系统;电电-热热-质均衡优化;质均衡优化;有效建立和利用热管理系统;有效建立和利用热管理系统;管理级网络管理级网络控制级网络控制级网络站点级网络站点级网络规模化可规模化可再生能源制再生能源制氢组成形式氢组成形式本质技术本质技术提升及系统提升及系统优化优化制氢系统制氢系统能流模型能流模型控制网络控制网络系统系统大功率、高电流密度、低能耗大功率、高电流密度、低能耗电解槽电解槽能量损耗分布特性能量损耗分布特性 材料材料-结构结构-系统系统协同协同降解机制优化降解机制优化析氢析氢/析氧电极、隔膜、结构优化、系统集成析
39、氧电极、隔膜、结构优化、系统集成大功率制氢设备大功率制氢设备示范应用示范应用0E0HOE隔隔膜膜E其他其他0E0HOE隔隔膜膜E其其他他UU 本质技术提升及系统优化本质技术提升及系统优化可再生能源侧可再生能源侧风电风电/光伏光伏电压等级变电压等级变换换直流变换直流变换电解槽电解槽氢气制备氢气制备气气液处理单元液处理单元分离分离/洗涤洗涤/换热换热/分配分配规模化可再生能源制规模化可再生能源制氢以碱性制氢技术为氢以碱性制氢技术为主;除单体大产气量主;除单体大产气量电解槽的研制之外,电解槽的研制之外,同时也要关注:同时也要关注:余热回收管理系统;余热回收管理系统;系统安全运行维护系统安全运行维护系
40、统;系统;集群控制及能量管集群控制及能量管理系统;理系统;变功率情况下负荷变功率情况下负荷自适应调节系统及最自适应调节系统及最优能耗运行模式调节优能耗运行模式调节系统;系统;大宗气体分离与纯大宗气体分离与纯化系统化系统;.能量管能量管理系统理系统=AC/DCAC/DCAC/DCAC/DC*KV380VMCC柜柜碱液泵碱液泵/补水泵补水泵/控制系统控制系统暖通暖通/照明照明/检修等其他检修等其他气液处理单元气液处理单元 规模化可再生能源制氢组成形式规模化可再生能源制氢组成形式根据能流图,根据能流图,有效建立和利用热管理有效建立和利用热管理系统系统,可以提升系统能效和系统动态响应能力,可以提升系统
41、能效和系统动态响应能力,在规模化制氢系统中目前处于空白领域,对于多在规模化制氢系统中目前处于空白领域,对于多能互补和源网荷储一体化整体策划方案可提供有能互补和源网荷储一体化整体策划方案可提供有力支撑,实现差异化、先进性解决方案。力支撑,实现差异化、先进性解决方案。制氢系统能流模型制氢系统能流模型管理级网络:根据源侧及负荷侧实管理级网络:根据源侧及负荷侧实时及趋势曲线,结合历史累计数据时及趋势曲线,结合历史累计数据分析,发出调度指令,并根据反馈分析,发出调度指令,并根据反馈进行修正。进行修正。控制级网络:根据管理级指令,按控制级网络:根据管理级指令,按照层级控制策略,调整组合运行状照层级控制策略
42、,调整组合运行状态,实现最优控制和安全稳定运行。态,实现最优控制和安全稳定运行。站点级网络:根据运行状态指令,站点级网络:根据运行状态指令,完成站点级装置的响应,根据负荷完成站点级装置的响应,根据负荷要求完成预制参数运行或参数自整要求完成预制参数运行或参数自整定运行。定运行。控制网络系统控制网络系统 规模化和标准化生产;规模化和标准化生产;持续的研发投入和技术进步;持续的研发投入和技术进步;到到2030年制氢设备固定成本有年制氢设备固定成本有望降低望降低50-60%1.设备成本设备成本 进一步降低可再生能源发电成本进一步降低可再生能源发电成本 技术创新降低电解槽及系统能耗技术创新降低电解槽及系
43、统能耗2.用电成本用电成本 合理设计可再生能源与制氢容量合理设计可再生能源与制氢容量配比提升设备利用率配比提升设备利用率 降低储电成本,通过储电进一步降低储电成本,通过储电进一步提升设备利用率提升设备利用率3.设备利用率设备利用率4.产业链降本产业链降本 制、储、运、加全产业链技术制、储、运、加全产业链技术进步和成本下降进步和成本下降数据来源:中国氢能源及燃料电池产业白皮书数据来源:中国氢能源及燃料电池产业白皮书 十四五期间,大力发展可再生能源电解水制氢示范,氢气平均制十四五期间,大力发展可再生能源电解水制氢示范,氢气平均制备成本降至备成本降至元元/kg;到到2030年,中国电解水制氢规模将达
44、到年,中国电解水制氢规模将达到80GW左右,氢气平均制左右,氢气平均制备成本备成本左右左右;远期到远期到2050年,中国将以可再生能源发电制氢为主,氢气平均制年,中国将以可再生能源发电制氢为主,氢气平均制备成本降至备成本降至。中国绿氢降本潜力中国绿氢降本潜力四、派瑞氢能公司简介四、派瑞氢能公司简介序号序号年份年份产品产品获得荣誉获得荣誉12023水电解制氢设备水电解制氢设备河北省制造业单项冠军产品河北省制造业单项冠军产品220222000Nm3/h碱性水制氢设备碱性水制氢设备全球首台套单体产氢量全球首台套单体产氢量2000Nm3/h碱性水制氢设备碱性水制氢设备32020大容量水电解制氢设备大容
45、量水电解制氢设备入选产业基础领域先进技术产品转化应用目录(推广篇)入选产业基础领域先进技术产品转化应用目录(推广篇)42020PEM纯水电解制氢设备纯水电解制氢设备入选产业基础领域先进技术产品转化应用目录(推广篇)入选产业基础领域先进技术产品转化应用目录(推广篇)520211000Nm3/h碱性水制氢设备碱性水制氢设备全球商业化应用单台最大,入选河北省首台(套)重大技全球商业化应用单台最大,入选河北省首台(套)重大技术装备项目术装备项目62021百千瓦级纯水制氢设备百千瓦级纯水制氢设备入选河北省首台(套)重大技术装备项目入选河北省首台(套)重大技术装备项目72021MW级级PEM 电解水制氢设
46、备电解水制氢设备入选国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备项目入选国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备项目82016-2019派瑞牌水电解制氢装置派瑞牌水电解制氢装置河北省名牌产品河北省名牌产品/河北省著名品牌河北省著名品牌公司成立于公司成立于2008年,是中国船舶第七一八研究所全资子公司。年,是中国船舶第七一八研究所全资子公司。2022年公司入选国务院年公司入选国务院“科改示范企业科改示范企业”七一八所于七一八所于1966年建所,一直从事水电解制氢技术研究,发展历史悠久年建所,一直从事水电解制氢技术研究,发展历史悠久实现多个实现多个全球首台套全球首台套水电解制氢装备,集水电解制氢装备,
47、集制氢、加氢制氢、加氢于于一体一体的氢能系统方案提供商和装备供应商的氢能系统方案提供商和装备供应商品牌品牌口碑口碑设计设计研发研发生产生产品质品质产品产品业绩业绩60+年技术积累年技术积累 国务院科改示范企业国务院科改示范企业 资质齐全资质齐全 使用寿命使用寿命25+年年 安全安全0事故事故1800+台套设备台套设备 出口国家出口国家30+国际气体公司认可国际气体公司认可30+国家专利国家专利 高学历占比高学历占比50%3个省级创新平台个省级创新平台大规模风光储互补制氢示范大规模风光储互补制氢示范中石化中石化40004000方制氢设备方制氢设备MWMW级级PEMPEM制氢设备制氢设备冬奥会绿色
48、氢能示范冬奥会绿色氢能示范 全面打入国际市场,通过国际认证,全面打入国际市场,通过国际认证,具有较强国际竞争力具有较强国际竞争力 实现国内首次出口德国、美国、瑞士、实现国内首次出口德国、美国、瑞士、西班牙等发达国家西班牙等发达国家 国际知名气体公司指定供应商国际知名气体公司指定供应商国际典型项目国际典型项目 国家国家863863项目:国内首个风电直接项目:国内首个风电直接制氢示范项目制氢示范项目 科技部科技部政府间政府间合作项目:国内首个合作项目:国内首个风电风电PEMPEM制氢示范项目制氢示范项目 张家口沽源风电制氢综合利用示范项张家口沽源风电制氢综合利用示范项目目重大科研项目重大科研项目
49、承担承担20222022北京北京冬奥会冬奥会张家口赛区张家口赛区全部氢气供应关键性保障项目全部氢气供应关键性保障项目 国内首个万吨级光伏绿氢示范项目,国内首个万吨级光伏绿氢示范项目,综合能耗达到综合能耗达到国际领先水平国际领先水平 MWMW级级PEMPEM制氢设备商业化应用制氢设备商业化应用国内典型项目国内典型项目“绿氢绿氢”在绿色交通、绿氢化工、绿氢炼钢等大规模示范应用领域发挥引领作用,为国家绿色氢能产业高质量可持续发在绿色交通、绿氢化工、绿氢炼钢等大规模示范应用领域发挥引领作用,为国家绿色氢能产业高质量可持续发展提供可靠的技术与装备保障。展提供可靠的技术与装备保障。国内首个大规模制氢工厂项
50、目国内首个大规模制氢工厂项目新疆东方希望新疆东方希望12600国内首个煤化工绿氢替代项目国内首个煤化工绿氢替代项目宁夏宝丰宁夏宝丰81000张家口大规模风电制氢应用项目张家口大规模风电制氢应用项目海珀尔海珀尔4500宝武集团氢冶金示范项目宝武集团氢冶金示范项目混合制氢混合制氢派瑞氢能具有丰富的加氢站项目经验,参与了国家派瑞氢能具有丰富的加氢站项目经验,参与了国家863计划计划“氢能汽车加氢设施关键技术及标准研究项目氢能汽车加氢设施关键技术及标准研究项目”,并作为总,并作为总包方及加注机等核心设备供应商建设了北京环宇京辉京城气体科技有限公司车用加氢站及武汉铁龙包方及加注机等核心设备供应商建设了北
51、京环宇京辉京城气体科技有限公司车用加氢站及武汉铁龙500kg/d加氢站等。加氢站等。加氢站主要设备由卸气柱、氢气隔膜压缩机、储氢瓶组、加氢机、冷却水机组等组成。加氢站主要设备由卸气柱、氢气隔膜压缩机、储氢瓶组、加氢机、冷却水机组等组成。武汉铁龙武汉铁龙500kg/d固定式加氢站固定式加氢站北京某气体科技公司撬装式加氢站北京某气体科技公司撬装式加氢站制氢加氢一体站是由制氢设备、氢气纯化设备、氢气增压设备、储氢装置、加氢机、冷水系统和一体化站控系统等组制氢加氢一体站是由制氢设备、氢气纯化设备、氢气增压设备、储氢装置、加氢机、冷水系统和一体化站控系统等组成。通过站内制氢,节省了氢气运输成本,减小了储氢装置规模,降低了加氢站的运行成本。其中制氢设备可根据实际情况成。通过站内制氢,节省了氢气运输成本,减小了储氢装置规模,降低了加氢站的运行成本。其中制氢设备可根据实际情况选用水电解制氢、化石燃料制氢等多种制氢方式。选用水电解制氢、化石燃料制氢等多种制氢方式。出口欧洲的制氢加氢一体站出口欧洲的制氢加氢一体站制氢加氢一体站示意图制氢加氢一体站示意图感谢各位专家聆听!感谢各位专家聆听!