目前化石能源制氫仍然是氫能獲取的主要來源,,在我國,,煤炭和天然氣制氫哪個更經(jīng)濟(jì),更具合理性,? 氫能近年來迎來了風(fēng)口,,主要源于兩個因素,,一是隨著技術(shù)的進(jìn)步,制氫成本在不斷下降,,二是燃料電池汽車的量產(chǎn),,讓業(yè)界看到了交通領(lǐng)域的無限前景。 在制氫環(huán)節(jié),,存在多種技術(shù)路線,,從國際經(jīng)驗來看,煤炭,、天然氣均可作為大規(guī)模,、穩(wěn)定的內(nèi)陸制氫來源。 與當(dāng)前全球應(yīng)用最廣的天然氣制氫相比,,煤制氫更符合我國資源條件,,我們從經(jīng)濟(jì)性角度對二者進(jìn)行了比較。 制氫原料路線的選擇取決于原料資源的可獲得性,、技術(shù)成熟度和原料經(jīng)濟(jì)合理,。 比較而言,天然氣制氫單位投資低,,煤制氫產(chǎn)量高,,價格低廉,成本優(yōu)勢顯著,。在天然氣價格較高和政策管控的情況下,,煤制氫經(jīng)濟(jì)性好。 天然氣制氫主要流程包括常減壓蒸餾,、催化裂化,、催化重整和芳烴生產(chǎn)。 甲烷水蒸氣重整技術(shù)自1926年首次應(yīng)用至今,,經(jīng)過近80多年的工藝改進(jìn),,是目前工業(yè)上天然氣制氫應(yīng)用最廣的方法。 煤制氫涉及復(fù)雜的工藝過程,。煤炭通過氣化,、一氧化碳耐硫變換、酸性氣體脫除,、氫氣提純等關(guān)鍵環(huán)節(jié),,可以得到不同純度的氫氣。 一般情況下煤氣化需要氧氣,,因此煤炭制氫還需要與之配套的空分系統(tǒng),。煤制氫的核心是煤氣化技術(shù)。 天然氣制氫成本主要由天然氣、燃料氣和制造成本構(gòu)成,,其中天然氣價格占比73%,,燃料氣占比14%、制造及財務(wù)費占比9%,。 煤制氫成本主要由煤炭,、氧氣、燃料動力能耗和制造成本構(gòu)成,,但原料占比僅37%遠(yuǎn)小于天然氣比重,。 一般煤制氫氣采用部分氧化工藝,按照配套空氣分離裝置氧氣成本測算,,占?xì)錃馍a(chǎn)的26%,。 由于煤制氫氣投入大,制造及財務(wù)費用也成為重要的成本影響因素,,占比達(dá)23%,。 以9萬m3/h獨立制氫裝置,對兩種工藝路線進(jìn)行比較,,假設(shè)條件如下: (1)天然氣價格2018年沿江地區(qū)工業(yè)天然氣均價3.25元/立方米,,以此作為天然氣制氫原料價格測算基礎(chǔ);2018年秦皇島動力煤均價約600元/噸,,以此作為煤制氫原料價格測算基礎(chǔ),。 (2)氧氣外購成本0.5元/立方米,3.5MPa蒸汽100元/噸,,1.0MPa蒸汽70元/立方米,,新鮮水4元/立方米;電費0.56元/千瓦時,。 (3)煤制氫采用水煤漿技術(shù),建設(shè)投資12億元,,天然氣制氫建設(shè)投資6億元,。裝置10年折舊后殘值5%;修理費3%/年,,財務(wù)費用按建設(shè)資金70%貸款,,年利率5%。 從制氫成本敏感性圖可以看出,,天然氣路線的制氫成本受天然氣價格影響較大,,天然氣價格每上漲0.5元/立方米,制氫成本提升約0.2元/立方米,。 而煤制氫路線的制氫成本受煤炭價格變化較小,,煤炭價格每上升100元/噸,制氫成本提升約0.06元/立方米。 從原料價格的上漲趨勢看,,煤炭的價格抗風(fēng)險能力也要優(yōu)于天然氣,。 在煤炭價格水平約600元/噸情形下,如果天然氣制氫要實現(xiàn)與煤制氫同樣的生產(chǎn)成本,,天然氣價格必須維持在2.5元/立方米左右,。 目前我國東部沿海地區(qū)工業(yè)天然氣價格在3-3.5元/立方米,華南地區(qū)價格最高約4元/立方米,。 煤制氫相比天然氣制氫具有較好的成本競爭力,,在西北、西南等天然氣資源充足地區(qū)企業(yè)可考慮選擇以天然氣為原料制氫,。 天然氣制氫的特點在于流程短,,投資低,運行穩(wěn)定,。 煤制氫的特點在于流程長,,投資高,運行相對復(fù)雜,,因煤炭價格相對較低,,制氫成本低。 當(dāng)制氫規(guī)模低于5萬Nm3/h時,,煤制氫的氫氣成本中固定資產(chǎn)折舊成本高,,與天然氣制氫相比沒有優(yōu)勢。 當(dāng)制氫規(guī)模大于5萬Nm3/h,,煤制氫成本中固定資產(chǎn)折舊成本較低,,其氫氣成本具有競爭能力。制氫規(guī)模越大,,煤制氫路線的成本優(yōu)勢越明顯,。 |
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