不同原料制氢成本分析

天然气制氢、甲醇制氢与水电解制氢的经济性对比探讨王周【摘要】氢气作为无碳绿色新能源是应对日趋严峻环境危机和构建清洁低碳能源体系的重要载体.目前天然气、甲醇、水制氢是最有竞争力的技术手段,但生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢是未来的趋势.对天然气制氢、甲醇制氢及水电解制氢进行了对比探讨,分别从技术特点、制氢纯度、场地要求、投资规模、运行费用及制氢成本等方面进行了分析,认为天然气制氢、甲醇制氢及水电解制氢分别适用于大、中、小规模,制氢成本依次为低、中、高,且分别受天然气价格、甲醇价格及电价影响较大.【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2016(010)006【总页数】3页(P47-49)【关键词】天然气制氢;甲醇制氢;水电解制氢;经济性【作者】王周【作者单位】佛山市燃气集团股份有限公司,广东佛山 528000【正文语种】中文氢气作为无碳绿色新能源，具有环保安全、能量密度大、转化效率高、储量丰富和适用范围广等特点，可实现从开发到利用全过程的零排放、零污染，是应对日趋严峻环境危机和构建清洁低碳能源体系的重要载体。

随着石油资源的日益枯竭和能源价格的不断上涨，寻找不依赖化石燃料、储量丰富的廉价可替代能源制氢成为大家共同面临的难题，从长远来看，生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢在21世纪将开始逐步具有竞争力，但目前从天然气、甲醇、水等资源中制氢仍然是最有竞争力的技术手段［1］，煤制氢对水和大气污染严重，笔者暂不讨论。

目前国内制氢原料路线的选择，主要取决于原料资源的可得性和原料成本的高低，笔者将以华南某区域的制氢状况来进行分析探讨。

1.1 技术特点天然气制氢工艺复杂，操作条件严格，设备设计制造要求高，技术成熟；甲醇制氢工艺流程简单，相对易操作维护，主体设备为常见化工设备，技术也较为成熟；水电解制氢流程简单，操作简便，甚至可实现无人值守全自动操作。

1.2 制氢纯度天然气制氢与甲醇制氢一般纯度可达到99.999%，而水电解制氢纯度高时可达到99.999 9%。

制氢工程方案随着能源危机的逐渐加剧，清洁能源已经成为全球能源发展的重要方向之一。

在众多的清洁能源中，氢能作为一种高效、清洁的能源正在受到越来越多的关注。

制氢工程是将水通过电解等方式进行分解，获取其中的氢气的技术过程。

本文将对制氢工程方案进行详细的分析和阐述，以期为相关领域的研究和实践提供参考。

一、背景分析1. 氢能的优势氢气是一种非常干净的燃料，其燃烧产生的唯一副产品是水蒸气，不会产生对环境造成破坏的尾气。

因此，氢能在环境保护意识逐渐增强的今天，具有很大的发展潜力。

另外，氢气的储存和运输成本相对较低，具有很强的便利性。

此外，氢气在化工、航空航天、电力等多个领域都有着广泛的应用前景。

因此，发展氢能具有重要的战略意义和经济意义，相关的制氢工程必将成为未来发展的重要领域之一。

2. 制氢工程的发展现状目前，全球范围内正在进行着大量的制氢工程的研究和实践，其中最为常见的是水电解制氢和天然气重整制氢。

这两种制氢方式各有其优势和劣势，各国也因地制宜地选择相应的技术路线来进行制氢。

水电解制氢是指通过电解水来释放氢气，这种方法在纯净水条件下产生的氢气是非常纯净的，不会产生任何污染。

但由于电解过程需要耗费大量的电能，造成成本较高。

天然气重整制氢则是以天然气为原料，通过重整反应来产生氢气。

这种方法虽然成本相对较低，但由于天然气本身也是一种有限资源，使用该方法产生氢气并不能实现真正的清洁能源目标。

综上所述，目前制氢工程技术还存在一些局限性和不足之处，需要进一步的研究和发展。

二、制氢工程方案1. 方案目标本制氢工程的目标是研究并开发一种高效、低成本、环保的制氢技术，以满足未来清洁能源的需求，并为相关领域的发展提供技术支持。

2. 技术路线在制氢工程中，技术路线的选择是非常重要的。

目前已经有许多制氢技术被开发出来，针对不同的原料和条件，有不同的适用技术。

本方案将选择水电解制氢技术作为主要技术路线，因为该方法可以使用普通水作为原料，且废气产生量少，符合环保要求。

焦炉煤气制氢方法的比较及成本分析
陈毕杨;曹尚峰
【期刊名称】《低温与特气》
【年(卷),期】2017(035)001
【摘要】使用焦炉煤气为原料分离的化工产品主要是氢气和天然气.小规模焦炉煤气制氢一般采用变压吸附法.大规模焦炉煤气可先分离出LNG,再提取氢气.分别对两种制氢方法做了介绍和成本分析.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】陈毕杨;曹尚峰
【作者单位】武汉钢铁集团气体有限责任公司,武汉 430083;武汉钢铁集团气体有限责任公司,武汉 430083
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.2+3
【相关文献】
1.煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议 [J], 张彩丽
2.焦炉煤气制氢与车载二甲醚重整制氢的能耗与CO2排放对比 [J], 徐征;宋凌珺
3.焦炉煤气制氢尾气回收——济钢冷轧厂制氢尾气回收改造 [J], 张淑娟;孙建俊
4.焦炉煤气变压吸附制氢装置五塔与六塔工艺方案的比较 [J], 张志刚;张月胜;张天来;穆根来
5.煤制氢与天然气制氢成本分析及发展 [J], 蔡翰超
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制氢技术比较及分析报告在反应器中得到有效控制，避免对设备和环境造成污染。

该工艺能耗较低，但对反应器材料要求高，装置投资较大。

对于工业制氢方案的选择，我们重点考虑成本、纯度和生产能力等因素。

其中，天然气制氢、甲醇制氢和水电解制氢是比较常用的方案。

天然气制氢虽然成本较低，但能耗高、装置投资大；甲醇制氢则需要大量的甲醇作为原料，成本较高；而水电解制氢则能够达到较高的纯度要求，但装置投资也较大。

因此，我们需要根据实际情况进行综合考虑，选择最适合自己的制氢方案。

在天然气制氢方案中，水蒸汽重整、部分氧化、自热重整、绝热转化和高温裂解等方法各有优缺点。

水蒸汽重整虽然成本较低，但能耗高、装置投资大；部分氧化能够提高生产能力，但制氧成本较高；自热重整虽然能够合理利用反应热量，但装置投资也较大；绝热转化具有流程短、操作单元简单等优点，但装置投资也较大；高温裂解能耗较低，但对反应器材料要求高，装置投资也较大。

因此，我们需要根据实际情况进行选择，综合考虑成本、生产能力和环保等因素。

总之，选择适合自己的制氢方案需要综合考虑多方面因素，包括成本、纯度、生产能力和环保等。

在具体方案选择时，需要根据实际情况进行综合分析和评估，以达到最优的制氢效果。

制氢技术有多种方法，其中包括电解水制氢、聚合电解质薄膜电解制氢、光电解制氢、生物光解制氢和热化学水解。

电解水制氢技术成熟，设备简单，运行可靠，管理方便，不产生污染，可制得氢气纯度高，杂质含量少，适用于各种应用场合。

聚合电解质薄膜电解制氢技术相对成本高，容量小，效率低，使用期短，目前尚不成熟。

光电解制氢是利用太阳能制氢，而生物光解制氢是一种生物制氢工程。

热化学水解技术目前尚不成熟，需要进一步商业化发展。

在制氢方案对比中，天然气水蒸汽重整制氢、甲醇水蒸汽重整制氢和电解水制氢是主要的三种方案。

大型制氢中，天然气水蒸汽重整制氢占主导地位，因为天然气既是原料气也是燃料气，无需运输，氢能耗低，消耗低，氢气成本最低。

制氢、储运、加注、应用成本测算《氢能产业链经济性测算与降本展望》对氢能全产业链的经济性都进行了测算。

在制氢领域，煤制氢在考虑碳捕集后成本约16元/kg；天然气制氢成本约18元/kg；绿氢制氢成本最低可达16元/kg，可与灰氢、与蓝氢平价。

在储运及加注领域，长管拖车气态储运成本约7.79元/kg；35Mpa日加氢量500kg的加氢站满负荷运行，加注成本约11.33元/kg。

假设加氢站承担储运环节，则中游储运+加注环节毛利率约29%。

在应用领域，预计2026年氢燃料重卡与电动重卡平价。

一、我国目前氢能源现状我国氢气年产量超3300万吨，已初步掌握氢能产业链主要技术和工艺。

产能：我国是世界上最大的制氢国，据中国氢能产业联盟与石油和化学规划院的统计，2019年我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3342万吨，按照能源管理，换算热值占终端能源总量份额仅 2.7%。

目前国内已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。

企业：全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

总体来看，我国氢能产业仍处于发展初期，但制氢基础良好，政策目标清晰，未来成长空间大。

规划目标：1）到2025年：初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。

燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站。

可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排100-200万吨/年。

2）到2030年：形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，可再生能源制氢广泛应用。

3）到2035年：形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。

可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升。

降本重点：重点突破“卡脖子”技术，扩大可再生能源制氢规模和应用比重。

氢能技术链条长、难点多，现有技术经济性还不能完全满足实用需求，亟需从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破，重点突破“卡脖子”技术，降低氢能应用成本。

不同原料制氢成本分析制氢是一种常见的氢能应用技术，它可以用于能源存储、电力供应和燃料驱动等领域。

制氢的成本主要由原料成本、能源消耗和设备运营维护成本等因素决定。

不同的原料制氢的成本也会有所差异。

本文将对常见的几种原料制氢的成本进行分析，包括水电解制氢、天然气重整制氢和生物质制氢。

首先，水电解制氢是一种常见的制氢方法。

水电解制氢通常使用电能将水分解成氢气和氧气。

这种方法的成本主要包括电力成本和设备运营维护成本。

根据不同地区的电力价格和设备效率，电力成本可以有所差异。

设备运营维护成本包括设备的维护、检修和更换等费用，这些费用主要与设备的运行时间和频率有关。

总体而言，水电解制氢的成本相对较低，但需要大量的电能，如果使用来自化石燃料的电力，则会产生大量的二氧化碳排放。

其次，天然气重整制氢是一种基于天然气的制氢方法。

这种方法利用天然气中的甲烷通过重整反应产生氢气和二氧化碳。

天然气重整制氢的成本主要包括天然气成本和设备运营维护成本。

天然气成本主要取决于天然气价格，受市场供求关系和供应地区等因素影响。

设备运营维护成本与水电解制氢类似，也与设备的运行时间和频率有关。

天然气重整制氢具有较高的成本，但相对水电解制氢而言，其碳排放要低得多。

最后，生物质制氢是一种利用生物质材料制氢的方法。

生物质制氢通常使用生物质材料通过气化等方式产生氢气。

这种方法的成本主要包括生物质材料成本和设备运营维护成本。

生物质材料成本受生物质的供应、成本和种类等因素影响。

设备运营维护成本与前述方法类似。

生物质制氢的成本较高，但具有较低的碳排放量和更可持续的特点。

综上所述，水电解制氢、天然气重整制氢和生物质制氢都是常见的制氢方法，它们的成本因素主要包括原料成本、能源消耗和设备运营维护成本等。

水电解制氢成本相对较低，但电能消耗较高；天然气重整制氢成本较高，但碳排放较低；生物质制氢成本也较高，但具有较低的碳排放和更可持续的特点。

在实际应用中，可以根据不同地区的资源禀赋和环境要求选择合适的原料制氢方法。