氫能近年來(lái)迎來(lái)了風(fēng)口，主要源于兩個(gè)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(wú)限前景。
在制氫環(huán)節(jié)，存在多種技術(shù)路線，從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，煤炭、天然氣均可作為大規(guī)模、穩(wěn)定的內(nèi)地制氫來(lái)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(guó)資源條件，我們從經(jīng)濟(jì)性角度對(duì)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(jià)格低廉，成本優(yōu)勢(shì)顯著。在天然氣價(jià)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(guò)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(guò)程。煤炭通過(guò)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(jià)格占比73%，燃料氣占比14%、制造及財(cái)務(wù)費(fèi)占比9%。
煤制氫成本主要由煤炭、氧氣、燃料動(dòng)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(cè)算，占?xì)錃馍a(chǎn)的26%。
由于煤制氫氣投入大，制造及財(cái)務(wù)費(fèi)用也成為重要的成本影響因素，占比達(dá)23%。
以9萬(wàn)m3/h獨(dú)立制氫裝置，對(duì)兩種工藝路線進(jìn)行比較，假設(shè)條件如下：
(1)天然氣價(jià)格2018年沿江地區(qū)工業(yè)天然氣均價(jià)3.25元/立方米，以此作為天然氣制氫原料價(jià)格測(cè)算基礎(chǔ);2018年秦皇島動(dòng)力煤均價(jià)約600元/噸，以此作為煤制氫原料價(jià)格測(cè)算基礎(chǔ)。
(2)氧氣外購(gòu)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(fèi)0.56元/千瓦時(shí)。
(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(fèi)3%/年，財(cái)務(wù)費(fèi)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(jià)格影響較大，天然氣價(jià)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?jī)r(jià)格變化較小，煤炭?jī)r(jià)格每上升100元/噸，制氫成本提升約0.06元/立方米。
從原料價(jià)格的上漲趨勢(shì)看，煤炭的價(jià)格抗風(fēng)險(xiǎn)能力也要優(yōu)于天然氣。
在煤炭?jī)r(jià)格水平約600元/噸情形下，如果天然氣制氫要實(shí)現(xiàn)與煤制氫同樣的生產(chǎn)成本，天然氣價(jià)格必須維持在2.5元/立方米左右。
目前我國(guó)東部沿海地區(qū)工業(yè)天然氣價(jià)格在3-3.5元/立方米，華南地區(qū)價(jià)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(jìng)爭(zhēng)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(diǎn)在于流程短，投資低，運(yùn)行穩(wěn)定。
煤制氫的特點(diǎn)在于流程長(zhǎng)，投資高，運(yùn)行相對(duì)復(fù)雜，因煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)較低，制氫成本低。
當(dāng)制氫規(guī)模低于5萬(wàn)Nm3/h時(shí)，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(méi)有優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)制氫規(guī)模大于5萬(wàn)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(jìng)爭(zhēng)能力。制氫規(guī)模越大，煤制氫路線的成本優(yōu)勢(shì)越明顯。
