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制氢分析：氯碱制氢可满足当前下游需求，化石燃料制氢成本低廉，可再生能源电解水助力实现未来零排放

目前，制备氢气的几种主要方式包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢（甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等）、石化资源制氢（石油裂解、水煤气法等）和新型制氢方法（生物质、光化学等）。

我们认为氯碱工业副产氢是现阶段最适合的制氢方式，主要基于以下两点判断：

（1）从制氢工艺的成本和环保性能角度来看，氯碱制氢的工艺成本最为适中，且所制取的氢气纯度高达99.99%，环保和安全性能也较好，是目前较为适宜的制氢方法。分析如下：

水煤气法制氢成本最低，适用规模大，但是二氧化碳排放量最高，且所产生氢气含硫量高，如果用于燃料电池，会导致燃料电池催化剂中毒，如果应用脱硫装置对其产生氢气进行处理，不但增加了额外的成本，对技术标准的要求也很高；

石油和天然气蒸汽重整制氢的成本次之，约为0.7~1.6元/Nm3，能量转化率高达72%以上，但环保性不强，未来可以考虑通过碳捕捉技术减少碳排放；

氯碱制氢工艺成本适中，在1.3~1.5元/Nm3之间，且环保性能较好，生产的氢气纯度高，目前而言适用于大规模制取燃料电池所使用的氢气原料，也是可实现度最高的氢气来源。

甲醇裂解和液氨裂解成本较氯碱制氢高50%左右，较化石资源制氢技术前期投资低、能耗低，较水电解法制氢单位氢成本低。

水电解法制氢成本最高，在2.5~3.5元/Nm3之间，且成本在不断降低，碳排放量低，且在应用水力、潮汐、风能的情况下能量转化率高达70%以上。在未来与可再生能源发电紧密结合的条件下，水电解法制氢将发展成为氢气来源的主流路线。

（2）从理论储备和经济储备的角度来看，氯碱工业副产氢的经济储备能够满足长三角地区对于氢气的需求，全国范围来看也储备充足。我们通过统计氯碱工业和其他化工原料（天然气、甲醇、液氨等）的产能，计算了理想情况下氢气的理论产能和经济产能（如图表16）。

假设（1）产能利用率为76%；（2）化工原料和天然气裂解制氢的部分相当于原有产能的3%；（3）燃料电池乘用车以丰田Mirai作为数据样本（储氢量5kg，续驶里程482km）；（4）燃料电池物流车以E-truck为数据样本（储氢量7.5kg，续驶里程400km，载重量4-8吨）；（5）乘用车年行驶里程数取值1万公里；（6）物流车年行驶里程数取值12万公里。

我们得出结论：目前全国范围内的氯碱工业制取的氢气相当于76万吨/年的产能，可供34万辆燃料电池物流车使用一年，或者可供243万辆燃料电池乘用车使用一年。如加上现有天然气、甲醇、液氨裂解产生氢气的量，约为202万吨/年，可满足90万辆物流车或648万辆乘用车一年的氢气需求量。

我们以目前燃料电池车数量较集中的江苏上海一带作为中心，200km、500km作为半径，划定了两种不同的范围，分别考虑其产能。可以发现，在所划定的200km范围内，氯碱副产氢气产能可以供14万辆物流车或99万辆乘用车使用；在500km范围内，氯碱副产氢气产能可供16万辆物流车或112万辆乘用车使用。

>>氯碱工业副产氢：目前最现实的大规模燃料电池用氢气的来源

氢气的制备技术和存储运输等技术等，均影响到燃料电池所用燃料是否能方便快捷低成本地获得。其中氢能的大规模、低成本和高效制备是首先需要解决的关键性难题。根据Hydrogen Analysis Resource Center的统计数据显示，全球制氢能力约保持在1440百万标准立方英尺/天。其中中国的制氢能力保持在1320.86吨/天以上。

根据日本经济产业省的统计分析，2014年日本氢气售价的构成主要由氢气原材料、氢气的生产运输成本、加氢站的固定和可变成本以及加氢站运营维护几个部分组成。其中涉及到氢气的制备和储运的成本占38%。而对比看来，汽油售价的重要组成部分则是汽油的消费税。

影响我国氢气售价的最主要因素是包括制氢和储运氢气在内的氢气成本部分。比较日本和我国的加氢站氢气售价价格组成可以发现，影响日本氢气售价的最主要的两个因素是氢气成本（约占38%）和加氢站固定成本（约占26%），而影响我国氢气售价最主要的因素是氢气成本（约占65%）。

根据氢气的原料不同，氢气的制备方法可以分为非再生制氢和可再生制氢，前者的原料是化石燃料，后者的原料是水或可再生物质。

制备氢气的方法目前较为成熟，从多种能源来源中都可以制备氢气，每种技术的成本及环保属性都不相同。主要分为五种技术路线：氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、石化资源制氢和新型制氢方法等。目前制备氢气的最主要问题是如何控制制氢过程中的碳排放、成本方面，未来技术的主要发展方向是使用可再生能源电解水，包括生物制氢和太阳能制氢等。

全球来看，目前主要的制氢原料96%以上来源于传统能源的化学重整（48%来自天然气重整、30%来自醇类重整，18%来自焦炉煤气），4%左右来源于电解水。

日本盐水电解的产能占所有制氢产能的63%，此外产能占比较高的还包括天然气改制（8%）、乙烯制氢（7%）、焦炉煤气制氢（6%）和甲醇改质（6%）等。

目前国内主流的氢气来源为焦炉煤气制氢，但考虑到所制得的氢气纯度不高（含硫），且制氢的过程耗时长、对环境造成污染，如果再经过脱硫脱硝的步骤则增加了制氢的成本。因此在考虑燃料电池所使用的氢气来源时，主要依靠氯碱工业副产氢、天然气、甲醇、液氨重整产生的氢气，未来在体系完善技术加强的情况下将逐步选用可再生能源电解水制氢，打造真正零污染的氢能供应链。

目前燃料电池所使用的氢气来源最主要的途径是来源于氯碱工业的副产品。虽然从整个氢气产量来看，利用煤作为原料来制备氢气占全部制氢产量的2/3，但是由于煤制氢气中含有杂质较多，对于纯化装置要求较高从而增加了成本，因此作为氯碱工业副产品的氢气用于供应给燃料电池作为原料的路线较为常见。

氯碱厂以食盐水（NaCl）为原料，采用离子膜或石棉隔膜电解槽生产烧碱（NaOH）和氯气（Cl2），同时可得到副产品氢气。（2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑）把这类氢气再去掉杂质，可制得纯氢。我国许多氯碱厂都采用PSA提氢装置处理，可获得高纯度氢气（氢纯度可达99%~99.999%）。

PSA 技术是利用气体组分在固体吸附材料上吸附特性的差异 ,通过周期性的压力变化过程实现气体的分离与净化。PSA 技术是一种物理吸附法。PSA具有能耗低、投资少、流程简单、自动化程度高、产品纯度高、无环境污染等优点。

根据国家统计局的数据，2015年，我国氯碱厂产能为3961万吨，产量为3028.1万吨。根据氯碱平衡表，烧碱与氢气的产量配比为40:1，理论上将产生氢气75.7万吨，即85亿Nm3氢气，理论上可以供243万辆乘用车使用。但考虑氯碱厂区域分布、运输距离、期间损耗及不同车型的耗氢量，几十万辆的规模问题不大。

目前氯碱厂对氢气的利用主要是两个方面，一是与氯气反应生产盐酸，另一方面将氢气直接燃烧，产生热能。但是后者需要的投资较大，因此大量的氯碱厂实际上将氢气都直接放空了。这样对于氢气资源实质上是一种浪费，如能合理收集氯碱厂所生产的氢气，对于发展燃料电池而言是一种合理的途径。

氯碱工业副产制氢的成本约为14.6~16.85元/kg（即1.3~1.5元/Nm3）。氯碱工业副产制氢的方法成本较低，且所制备的氢气纯度能达到99.99%以上，同时理论储量和经济储量都相对较高，足以满足现有燃料电池对于氢气的需求量。

原标题：燃料电池产业链系列报告之八：基础设施先行，加氢站和氢气产业链率先受益

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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