可再生能源制氢行业分析：质子交换膜电解前景良好中国石化产能占比靠前

2024-01-12 11:33

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一、制氢方式分类及占比

根据观研报告网发布的《中国可再生能源制氢行业发展现状研究与投资前景分析报告（2024-2031年）》显示，从制取原理看，制氢方式大体可分为四类，化石能源制氢、工业副产制氢、高温分解制氢、电解水制氢，以及光解水、生物质等技术尚不成熟的其他制氢方式。化石能源、工业副产及高温分解制氢由于在生产氢气的过程中排放大量CO2，由其所制氢气也被定义为灰氢；在制灰氢过程中结合碳捕集、利用及封存技术（CCUS）减少碳排放后所得氢气被称为蓝氢；而通过可再生能源电解水所制氢气被称为绿氢，其制氢过程中几乎没有碳排放。

制氢方式分类

制氢原料及方法		优点	缺点
化石能源制氢	煤制氢	产量高，成本低，技术成熟	储量有限、存在碳排放、须提纯除杂
	天然气重整制氢
	石油制氢
工业副产提纯制氢.	焦炉煤气、氯碱尾气等	成本低	须提纯除杂、无法作为大规模集中化氢能供应源
电解水制氢	ALK、PEM等	工艺简单、环保、产品纯度高	尚未实现规模化应用、成本高
其他方式制氢	生物质、光催化等	环保、原料丰富	技术不成熟

资料来源：观研天下整理

目前化石能源制氢是全球主流制氢方式。其中天然气制氢占全球制氢量的48%，煤制氢占全球制氢量的18%。从国内看，“富煤缺油少气”的能源结构使得我国以煤制氢为主，占比达63.54%。其次是工业副产氢，占比21.18%。

数据来源：观研天下数据中心整理

中短期来看，我国氢气来源仍以化石能源制氢为主，以工业副产氢作为补充。长期来看，在2030年实现碳达峰的政策导向下，基于可再生能源的绿氢相对灰氢和蓝氢在碳排放的优势日益凸显，“十四五”期间随着风电、光伏等可再生能源快速增长，可再生能源制氢将逐步替代传统化石能源制氢，占据制氢领域主导地位。

二、可再生能源制氢方式分类

从可再生能源发电系统获取电能后，需使用电解水方法将电能转化为氢能。电解水方法根据使用电解质的不同，分为碱性水电解、质子交换膜电解、固体氧化物电解、碱性阴离子交换膜电解四种。

碱性电解水制氢技术成熟度最高，成本最低，但存在腐蚀问题，且启停响应时间较长，不适合波动性电源，同时无法快速调节制氢,的速度，因而与可再生能源发电的适配性较差。

质子交换膜电解采用的电解池结构紧凑、体积小、利于快速变载，电解槽效率高、得到的气体纯度高、所需能耗低，安全可靠性也同时得到大大提高，因此更适合可再生能源的波动性，被公认为有良好的发展前景。

碱性水电解、质子交换膜电解对比

比较角度	碱性电解水制氢	质子交换膜电解
技术角度	存在碱液流失、腐蚀、能耗高等问题	工作电流密度、总体效率、氢气体积分数、产气压力更高
与清洁能源发电的匹配性	匹配性差	适应可再生能源发电的波动性
成本角度	成本低，装机投资低，但下降空间有限	成本较高，为相同规模碱性电解槽的1.2~3倍，但下降空间更大