目前中国氢气的应用可分为化工、交通、发电以及建筑等场景,其中化工领域氢气消耗量占比最高。在化工领域,氢气既可以作为生产原料,如生产甲醇、合成氨等化学品,同时氢气具有还原剂的作用,可用于冶炼钢铁;在交通领域,氢气可作为燃料,通过电化学反应或内燃的方法驱动汽车、船舶及飞机等交通工具,且可实现全历程 “零碳”排放;在发电领域,氢气可作为清洁能源进行发电,作为备用电源;在建筑领域,氢气由于具有高热值特点,可用于供热供暖,实现“零碳”供热的效果。凭据中国氢能联盟统计,2022年中国氢气消费3533万吨,化工领域消费量占比高达80.8%,其中甲醇(925万吨,26.2%)、合成氨(1107万吨,31.3%)氢气消费量合计占据总量的半壁江山;其他石化工合计消费823吨,占比23.3%。
数据来源:中国氢能联盟
中国甲醇制造以古板煤制法为主,其基来源理为通过煤炭气化获得H2和CO的混淆气,并作为原料气进行反应形成甲醇。在原料气方面,单吨甲醇制取需要2100Nm3标准的混淆气,包括H2 1450Nm3、CO 650Nm3。但煤炭气化形成2100Nm3混淆气中的碳氢比并非理想,H2仅有580Nm3、CO却高达1520Nm3。因此需要变换反应(CO+H20=CO2+H2)将多余CO变换成H2以抵达制造甲醇混淆气的标准,但在变换历程中会副产等量的CO2(约1.71吨/吨甲醇),这是煤制法高碳排的主要原因之一。(具体原理如下图)
从原料的角度看,在古板煤制甲醇的生产历程中,绿氢能介入是变换反应以获得H2的环节。因此通过增补绿氢获得制造甲醇的标准混淆气的路线,不但减少变换反应煤制氢的碳排放,并且仅需煤炭气化获得650Nm3的CO作为原料气,提高了碳转化率,进一步减少了煤炭用量并抵达减排的作用。(具体原理如下图)
以西北地区资源价格为参考,凭据8个煤化工典范企业制甲醇原料单耗的平均值,依据东方财产2023年6月海内市场原料现货价格数据。当煤炭价格在900元/吨左右,电价在0.5元/度时,凭据测算,古板煤制甲醇本钱约为2818.9元/吨,绿氢耦合制甲醇本钱约为4029.3元/吨;若假设绿电价格降至约0.15元/度时,绿氢耦合制甲醇本钱约为2831.9元/吨,届时与古板煤制甲醇成内幕当。(详见下表)
2023年4月25日欧盟理事会正式通过CBAM法案,“碳关税”的出台是为了进一步实现《欧洲绿色协议》制定的碳中和目标。CBAM法案中所涵盖的行业包括化工、玻璃、造纸、炼油、钢铁、铝、化肥、电力、水泥等,目前涵盖的商品包括钢铁、铝、氢、化肥、电力、水泥等。碳关税的过渡期为2023年10月至2025年12月31日,在此期间出口到欧盟的产品需要提交碳排放报告,但无需缴纳用度。考虑到2026年欧洲将加征碳税,对中国出口企业来说,全工业链降碳是必须面对的问题,氢也许可为之助力。假若未来“碳关税”将涵盖更多化工类商品,例如上述的甲醇,绿氢耦合则可能改变甚至降低中国甲醇出口的本钱。依据测算,古板煤制甲醇的二氧化碳排放强度约为2.2吨/吨甲醇,依据新浪财经数据,6月24日欧盟碳税单位价格为87.5欧元/吨,单吨甲醇碳税本钱约为1501.5元/吨,出口本钱约为4320.4元/吨;同上测算逻辑,绿氢耦合制法叠加碳税的甲醇出口本钱约为4363.7元/吨,本钱与古板煤制法已接近;假设新能源电价降至0.15元/度时,绿色甲醇出口本钱约为3166.3元/吨,已初备经济性。(详见下表)
数据来源:新浪财经,球盟会咨询团队测算