我國是全球第一大煤炭消費(fèi)國，第二大石油消費(fèi)國和天然氣消費(fèi)國，而且油氣資源不足、對外依存度大。氫能是清潔的二次能源，在發(fā)電、產(chǎn)熱、交通燃料、氫燃料電池動力等方面具有重要用途。
發(fā)展氫能對于優(yōu)化我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、加快能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向新能源轉(zhuǎn)型、保障國家能源安全，具有重要意義。氫燃料電池汽車具有能量轉(zhuǎn)換效率高、續(xù)航里程長、加注燃料時間短、使用階段無碳排放等特點(diǎn)，被視為最有前景的清潔能源交通工具之一。經(jīng)過多年發(fā)展，我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)取得長足進(jìn)步，已開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入期，氫能發(fā)展受到我國政府和能源、交通運(yùn)輸、裝備制造等行業(yè)高度重視，成為當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)。
01
各種制氫工藝的經(jīng)濟(jì)性分析
目前生產(chǎn)氫氣的工藝路線可分為傳統(tǒng)能源制氫和新能源制氫兩種路線。傳統(tǒng)制氫路線如煤、重油、天然氣制氫、甲醇制氫、電解水制氫以及煉油化工行業(yè)、煉焦、氯堿行業(yè)的副產(chǎn)氫氣，這些技術(shù)已經(jīng)十分成熟。新能源制氫包括太陽能光催化水分解、太陽能和風(fēng)能電解水制氫以及生物質(zhì)制氫，其中太陽能光催化水分解制氫、生物質(zhì)制氫技術(shù)目前還不夠成熟，仍處于研發(fā)階段；太陽能和風(fēng)能發(fā)電電解水制氫技術(shù)基本成熟，已經(jīng)進(jìn)入示范階段。
以煤價580元/t，天然氣2.75元/m3，甲醇2280元/t，電價0.55元/kW·h的基準(zhǔn)進(jìn)行測算制氫成本，可以得出：煤制氫成本最低，約10元/kgH2，天然氣制氫和甲醇制氫成本高于煤制氫，分別為12.8、26.9元/kgH2，電解水制氫的成本最高，達(dá)到36元/kgH2。由于煤制氫具有成本優(yōu)勢，近年來我國新建的煉化一體化項(xiàng)目的煉油裝置，大部分采用煤制氫或煤+石油焦制氫工藝，也有少部分項(xiàng)目采用天然氣制氫。雖然煤制氫在我國煉廠應(yīng)用廣泛，但煤制氫碳排放量大，如果用于氫燃料電池汽車，必須與碳捕獲封存利用（CCUS）耦合使用。
國內(nèi)大型煉廠一般都建設(shè)有獨(dú)立的制氫裝置，主要采用煤/石油焦制氫、天然氣制氫；大型煉廠也都有催化重整裝置，主要用以生產(chǎn)清潔汽油、芳烴，并且副產(chǎn)一部分氫氣，是煉廠副產(chǎn)氫氣的主要來源，一般由煉廠自用，同時也可從催化裂化、延遲焦化等工藝副產(chǎn)的干氣中分離提純制氫；一些中小型煉廠，需要外購氫氣來滿足各種加氫過程的用氫需求。
國內(nèi)煉廠生產(chǎn)的大部分氫氣一般都有固定用途，但在煤化工、丙烷脫氫、乙烷裂解、焦?fàn)t煤氣和氯堿化工生產(chǎn)領(lǐng)域，仍有大量工業(yè)副產(chǎn)氫可供利用，每年產(chǎn)量在800萬噸左右，這部分氫氣在短中期內(nèi)或?qū)⒊蔀槿剂想姵仄嚨闹饕鋪碓础?
02
我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建
氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫、中游儲氫輸氫、下游加氫站供氫，以及氫能消費(fèi)使用四個環(huán)節(jié)。從氫能產(chǎn)業(yè)鏈成本構(gòu)成看，制氫成本占比55%，儲運(yùn)氫環(huán)節(jié)成本占30%，加注氫的成本占15%。
2.1 上游：制氫
2019年我國氫氣產(chǎn)量2310萬噸，占全球總產(chǎn)量的30%，位列全球第一。預(yù)計(jì)2030年我國氫氣需求量將達(dá)到3500萬噸，2050年將達(dá)到6000萬噸，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值估計(jì)可達(dá)到12萬億元。從氫氣的來源看，90%來自化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫，電解水制氫比例僅占2%左右。預(yù)計(jì)2030年之前，氫氣仍將主要來自化石原料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫+CCUS技術(shù)（即“藍(lán)氫”），助力化石能源制氫降低碳排放；遠(yuǎn)期（2030年后）將主要來源于“綠氫”，即采用風(fēng)電、光伏等可再生能源電解水制氫，“藍(lán)氫”消費(fèi)比例逐漸減少，“綠氫”消費(fèi)將成為主流路線。
2.2 中游：儲氫輸氫
氫的儲存方式主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、有機(jī)液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫等。我國目前儲存氫能的方式主要是高壓氣態(tài)儲氫，采用管束車、槽車等交通運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)配送，技術(shù)相對成熟，但儲氫密度低，長距離運(yùn)氫成本較高；低溫液態(tài)儲氫主要用于航天領(lǐng)域，用作火箭的燃料，若用于燃料電池汽車則存在液化過程能量消耗高、設(shè)備保溫材質(zhì)要求高的缺點(diǎn)；有機(jī)液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫技術(shù)目前仍處于研發(fā)階段。在未來趨勢看，氫能儲運(yùn)將按照從低壓到高壓、氣態(tài)到多相態(tài)的方向發(fā)展。另外，國內(nèi)外目前正在探索在管道天然氣中摻混一定比例（我國10%以下、國外20%以下）的氫氣，與天然氣一起輸送，以克服目前氫氣采用高壓容器長途運(yùn)輸帶來的儲氫技術(shù)要求高、經(jīng)濟(jì)性不佳的問題，但這種方式在消費(fèi)終端無法對氫氣和天然氣進(jìn)行有效分離，只能用作工業(yè)或民用燃料，國外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模輸送，我國目前仍處在研究探索階段。
2.3 下游：加氫站建設(shè)及燃料電池汽車
目前國內(nèi)建成運(yùn)營加氫站61座（其中2019年新建加氫站28座，主要分布在廣東、上海、江蘇、湖北等地），加上正在建設(shè)和規(guī)劃的加氫站有90余座（主要分布在上海、河北、廣東、內(nèi)蒙古等地），總計(jì)在150座以上。已經(jīng)建成的加氫站以專用加氫站為主，設(shè)計(jì)儲氫容量主要是500kg/d及1000kg/d，并有少量油-氫合建站和油-氫-電合建站，未來新建加氫站將會呈現(xiàn)多種類型混合的趨勢。
2019年我國氫燃料電池汽車產(chǎn)量2833輛，銷售量2737輛，保有量達(dá)到6178輛。從國內(nèi)氫燃料電池汽車市場來看，車型主要是商用車，以客車與物流、環(huán)保等專用車居多，未來國內(nèi)新上市的氫燃料電池汽車將更多地替代重載卡車、長途貨運(yùn)車等。
2.4 我國氫能產(chǎn)業(yè)布局現(xiàn)狀
目前全國已經(jīng)有20多個省市相繼出臺氫能發(fā)展規(guī)劃和氫燃料汽車的發(fā)展規(guī)劃，初步形成京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北等七大氫能產(chǎn)業(yè)集群，全國有38個氫能產(chǎn)業(yè)園，氫能產(chǎn)業(yè)版圖持續(xù)擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步完善。盡管我國開展了大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)布局，但氫能產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建不可能一蹴而就，目前仍有許多核心技術(shù)問題需要加強(qiáng)協(xié)同攻關(guān)，氫能產(chǎn)業(yè)成熟需要一個長期的發(fā)展過程。
截至目前，全國工業(yè)能源領(lǐng)域已有12家央企涉及氫能業(yè)務(wù)布局，包括中石化、中石油、國家能源集團(tuán)、中化集團(tuán)、寶武集團(tuán)、國家電網(wǎng)、華能集團(tuán)、國家電投集團(tuán)、三峽集團(tuán)、東方電氣集團(tuán)、中核集團(tuán)、中廣核集團(tuán)等。
2.5 我國氫能產(chǎn)業(yè)政策
近年來，從國家部委到地方政府，推出一系列促進(jìn)氫能及燃料電池汽車發(fā)展的利好政策，特別是2009年以來，財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委等四部委采取對消費(fèi)者給予購置補(bǔ)貼的方式支持燃料電池汽車推廣，有力促進(jìn)了社會資本投入燃料電池汽車領(lǐng)域的積極性。今年4月，四部委發(fā)布《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，對補(bǔ)貼的重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，即針對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的一些實(shí)際問題，將當(dāng)前對燃料電池汽車的購置補(bǔ)貼，調(diào)整為選擇有基礎(chǔ)、有積極性、有特色的城市或區(qū)域，重點(diǎn)圍繞關(guān)鍵零部件的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開展示范，采取“以獎代補(bǔ)”方式對示范城市給予獎勵。同時該《通知》指出，爭取通過4年左右時間，建立氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵核心技術(shù)取得突破，形成布局合理、協(xié)同發(fā)展的良好局面。
03
石油公司發(fā)展氫能的機(jī)遇分析
我國能源結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色低碳發(fā)展，對氫能的消費(fèi)需求十分旺盛，2019年氫能首次寫入了《政府工作報(bào)告》，氫能有望將得到更大力度的產(chǎn)業(yè)政策支持。氫能產(chǎn)業(yè)鏈與石油石化產(chǎn)業(yè)鏈密切關(guān)聯(lián)，石油公司特別是大型國有石油公司在氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中面臨巨大機(jī)遇。
①中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前還處于培育階段，重點(diǎn)是要做好示范推進(jìn)，迫切需要有實(shí)力的大型企業(yè)、特別是石油公司、能源公司來承擔(dān)相關(guān)示范任務(wù)。
②中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，加快核心技術(shù)攻關(guān)，降低各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈成本，推動氫能產(chǎn)業(yè)邁上全球價值鏈的中高端，石油公司可以參與氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的構(gòu)建。
③在制氫環(huán)節(jié)，石油公司具備化石原料制氫技術(shù)、生產(chǎn)裝置和氫氣生產(chǎn)利用經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)積極開發(fā)CCUS技術(shù)、氫氣純化技術(shù)，在“藍(lán)氫”開發(fā)利用領(lǐng)域引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，同時積極布局“綠氫”業(yè)務(wù)，在新能源領(lǐng)域占有一席之地。
④在氫氣儲存和輸送環(huán)節(jié)，石油公司擁有天然氣輸送管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施，可探索利用現(xiàn)有天然氣管線輸送氫氣供下游用戶；同時加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作，開展儲氫新技術(shù)（如化學(xué)儲氫）開發(fā)應(yīng)用。
⑤在加氫站建設(shè)運(yùn)營環(huán)節(jié)，石油公司擁有眾多的加油站、加氣站，可以直接就地利用，參與建設(shè)油/氫合建站、油/氫/氣合建站、油/氫/氣/電合建站，提高運(yùn)營效率，降低建設(shè)成本。
此外，石油公司可參與開發(fā)燃料電池關(guān)鍵材料（如質(zhì)子交換膜、低鉑或非鉑催化劑）、汽車輕量化材料、高端化材料的開發(fā)，推動煉化業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展。
