煤制氢CCUS技术应用的现状成本和发展空间

1、煤制氢CCUS技术应用的现状成本和发展空间在“双碳”背景下，2021年氢能产业进入快速发展阶段。根据中国氢能联 盟数据，2019年我国氢气产量超过3300万t，是全球最大的氢气生产国，也是 主要的氢气消费国。现阶段我国99%以上为化石能源制氢，包括煤制氢、天然气制氢及工业副产 气制氢，零碳排放的电解水制氢技术不足1%，还无法从根源上解决使用化石燃 料所带来的碳排放问题。2021年开始，如何发展低碳制氢技术的问题逐渐受到 产业关注。碳捕集利用与封存（迎）技术能够与化石能源制氢技术集成耦合，将“灰 氢”变“蓝氢”，实现化石能源的低碳清洁应用。考虑到我国多煤少油（气）的 能源结构特征，大力发展煤制氢

2、与CCUS技术集成应用迫在眉睫。从全球看，煤制氢与CCUS技术耦合是一项新兴集成技术，在全球范围内还 处于技术验证阶段，缺少产业化示范、也缺少产业规划支持。2021年之前，我国的氢能产业政策更多集中在燃料电池应用端，2021年政 策关注点开始向氢气制造、储运等上游产业链转移。目前为数不多的几个提及 CCUS的政策，仍以鼓励相关企业开展研发示范工作为主，部署的示范项目主要 集中在电力、煤化工（不含煤制氢）及甲醇生产等领域，尚未涉及煤制氢领域。2021年9月，中共中央、国务院印发了关于完整准确全面贯彻新发展理 念做好碳达峰碳中和工作的意见，提出从基础理论到应用示范，大力发展CCUS 等低碳技术;1

3、0月26日，国务院印发了2030年前碳达峰行动方案，也提出 利用氢能助力实现工业领域碳达峰，探索开展氢冶金、二氧化碳捕集利用一体化 等试点示范。同时，国家要求在CCUS等低碳技术领域加强于国外的合作交流。这两个政策，可以看做未来我国煤制氢与CCUS技术集成应用的顶层设计， 为煤炭产业大力发展CCUS技术、将“灰氢”变“蓝氢”提供了 “验身正名”机 会和发展方向。接下来，讨论下国内煤制氢与CCUS技术集成现状、成本和发展空间情况。根据国内中国矿业大学许毛等作者在我国煤制氢与CCUS技术集成应用的 现状、机遇与挑战：CCUS技术主要包括二氧化碳捕集、运输、利用及封存四 个技术环节。（1）在二氧化碳

4、捕集方面，我国目前仅有基于化学吸收法的燃烧 前捕集技术进入商业化应用阶段；（2）在二氧化碳运输方面，我国目前仅有二 氧化碳车运技术能够商业化应用，可大规模输送二氧化碳的陆地管道运输技术仍 处在工业示范阶段；（3）在二氧化碳利用方面，我国目前仅有二氧化碳转化为 食品和饲料技术已实现商业化应用；（4）在二氧化碳封存方面，尚未有相关技 术达到商业化应用阶段。截至2019年，我国已建成投产20余个示范工程,横跨电 力、煤制油、天然气处理等多个领域，整体来看CCUS技术在我国已具备大规模示 范基础。氢云链认为，制氢成本是技术选择的最重要影响因素。从图1可见，不考虑 CCUS技术成本，现阶段，煤制氢的成本

5、相较于其他制氢技术具有十分明显的成 本优势。当煤制氢与CCUS技术集成应用时，成本增加情况如何？根据IEA针对 我国煤制氢的评估结果显示：在煤制氢生产中加入CCUS技术预计将导致项目资 本支出和燃料成本增加5%，运营成本增加130%。图1：现阶段国内制氢成本情况（单位：元/Nm3）来源：氢云链调研数据图2可见，在考虑CCUS技术成本时，2030年，风光电装机成本可达0.2元 /度，可再生能源制氢成本将低至15元/千克，可与煤制氢（蓝氢，15-18元/千 克）竞争。蓝氢的“过渡”定位十分明显。对于现阶段缺乏副产氢的地区，如佛山，可 通过低成本化石能源制氢解决短期氢源不足问题。随着国内碳排放交易政

6、策推 广，也将推动蓝氢的发展。需要注意的是，根据图2,长期来看，2030年以后， 蓝氢成本可能难以与可再生能源制氢竞争。从成本角度看，由于CCUS技术成本增量有限且考虑到中国多煤少气的现实 情况，2030年以前，配备CCUS技术的煤制氢还是具有相对成本优势。在该阶段， 可能蓝氢是清洁氢气生产中最经济的选择，这为当下煤制氢与CCUS技术的集成 应用项目提供了良好的发展机遇。电肘水制其忒本斐化应毋15 - 一 1D %4jwg“ jj.f二0Ef,一 fE，一“5.一一二 ”LWM.一(15-1 fl)In e n m i vm h 叫 hiwiim i Hffi i mern “ h wti n

7、 ifl i mn h n i n ehii i nrvii h . i n l ”nIiTiTrnTTmvHiuuj tywjkh i tih ih rtn i ehtih i mwi h mmau RfimH i*fi：MM疵顾泗婉K45g陆上厢锂垣 酒上属割氢光伏漏亦电源图2：电解水制氢成本变化趋势来源：中国氢能源与燃料电池产业白皮 书2020从产业基础看，我国新疆、陕西、山西及内蒙古等省份拥有丰富的煤炭资源、 油气资源及二氧化碳封存潜力，可作为未来发展煤制氢与CCUS技术集成应用的 示范基地。此外，利用CCUS技术从空气中捕集二氧化碳并通过可再生能源电解 水制备氢气，二氧化碳与氢气反应可制成甲醇，将波动的可再生能源转化为化学 能储存。如国内李灿院士推广的二氧化碳液体阳光燃料项目已经在兰州落地。总体看，我国煤制氢技术成熟度高、成本低、满足大规模稳定制备条件。在 “双碳”目标的初期和中期阶段，受制于绿氢成本约束，推广煤制氢与CCUS技 术耦合技术应用、将“灰氢”转化为“蓝氢”，既能够满足经济性和低碳化的双 重要求，也能为那些需要深度脱碳的行业，如钢铁、水泥等行业，提供规模化、 低价用氢