市工业和信息化局

全市氢气资源生产利用基本情况研究

2020年4月26日

当前，发展经济适用的清洁能源，并大幅增加可再生能源在全球能源结构中的比例，清洁低碳发展成为全球能源格局大势。其中，氢能源凭借燃料电池广阔的应用前景，有望成为我国优化能源结构的重要抓手。

一、我市氢气资源产能基本情况

目前氢气资源产能情况：截止2020年3月底，我市有氢气生产能力的企业6家，全市氢气年生产能力16亿nm3/年（16亿标准立方米）。煤化工企业（合成氨）3家，年制氢能力14亿立方米。其中，沁阳晋煤天庆年制氢能力达到10亿立方米、武陟晋开绿宇年制氢能力2亿立方米、孟州金山化工年制氢能力2亿立方米。盐化工（氯碱）企业2家，年制氢能力1.88亿立方米。其中，昊华宇航化工有限责任公司年制氢气能力1.32亿立方米、焦煤开元化工烧碱生产线年产氢气5600万立方米。其它化工企业1家，年制氢能力立方米。和兴化工年产15000吨炭黑生产线副产氢气1350万立方米（每吨炭黑副产氢气900立方米）。

未来氢气资源产能情况：到2020年下半年，随着佰利联100万吨高盐废水综合利用项目及30万吨硫酸法、氯化法钛白粉耦合项目竣工投产后分别增加的3000万、7000万立方米氢气，将再增加副产氢气1亿立方米，加上和兴化工搬迁到西部工业园区项目竣工后，因产能规模的扩大增加的每年1350立方米氢气产能，将使我市氢气总产能每年达到17.1亿立方米。

二、氢气资源市场现状及利用情况

近年来，氢能源的发展政策趋势明显。2016年，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将氢能发展列为重点，提出系统推进燃料电池汽车研发和产业化。2019年，工信部就《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)公开征求意见，支持开展燃料电池汽车商业化示范，推进加氢基础设施建设，截至2019年，全国一共有超过22个氢能产业园成立(含氢能小镇、氢能产业园、氢谷、氢能示范城市等)，已建成加氢站60余座，规划和在建的加氢站有80余座，在氢能源产业化与示范应用领域扮演引领者的角色。

氢气资源市场现状：氢气资源产业链包括制氢、储运、加氢、氢能应用等方面。其中，制氢是基础，储运和加氢是氢能应用的核心保障。氢能的上游是氢气的制备，主要技术方式包括传统能源的化石原料制氢法、化工原料制氢法、工业尾气制氢法、电解水制氢法以及新型制氢技术等。氢能储量大、比能量高、可贮存、可运输，氢能源产业链的中游就是储存环节。目前，氢能的主要储运技术包括高压气态、低温也太、固体材料储运以及有机液态储运等，下游是氢能的应用，涉及到能源的多个方面，除了传统石化工业应用如合成氨、石油与煤炭深加工外，还包括加氢站、燃料电池汽车等领域的应用。

国际国内氢气资源利用情况：氢是宇宙中分布最广泛的物质，是地球上最丰富的化学元素之一，约占宇宙质量的75%。氢能即氢的化学能，是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。在目前已知的所有能源中，最为清洁的是氢能，氢气使用过程产物是水，可以真正做到零排放、无污染，被看做是最具应用前景的能源之一，或成为能源使用的终极形式。目前，氢气的利用主要体现在以下几个方面:一是世界上60%的氢是用于生产合成氨；二是炼油过程中的加氢裂化和加氢精制过程；三是经合成气合成甲醇，作为汽油添加剂；四是其它有机化合物制备过程中的原料，如煤的液化、煤制油等；五是在电子工业、冶金工业中作为还原气体；六是用于航天火箭发动机的燃料；七是近年来开始兴起的氢燃料电池汽车。

我省氢气资源利用情况：我省氢气资源主要用于合成氨、聚氯乙烯生产。2018年河南省合成氨产量613万吨，消耗氢气122.6亿立方米，约合109.5万吨。2018年聚氯乙烯产量92.2万吨，消耗氢气1.68亿立方米，约合1.5万吨。氢燃料汽车利用，郑州市2019年12月新引进了20辆氢燃料电池公交车，加上原来的23辆，共有43辆投入了市内公交线路上进行示范运营，此类车型，车身长12米，搭载了60千瓦燃料电池系统，配备35公斤氢气瓶和108千瓦时动力电池。氢燃料加满后可行驶400多公里。郑州市的氢燃料电池公交车每辆车造价400多万，堪称公交车中的“劳斯莱斯”。

我市氢气资源生产利用情况：一是全部自产自用。我市晋煤天庆、晋开武陟绿宇化工、孟州金山化工等三家煤化工企业生产的氢气全部自产自用，主要用于生产合成氨、煤制天然气。二是部分自用。焦煤开元化工烧碱装置副产的7000立方米/小时氢气目前自用2500立方米/时，用于生产环氧树脂。昊华宇航烧碱副产的15400立方米/小时氢气，自用13153立方米/小时，其中年产40万吨聚氯乙烯消耗氢气10087立方米/小时，年产6万吨三氯氢硅（尚宇）消耗3066立方米/小时。外供沁阳泓盛精细化工有限公司350立方米/小时，剩余1600立方米/小时全部排空。因此二家氯碱企业目前有剩余氢气3100立方米/小时，合2480万立方米/年的氢气可供利用。和兴化工副产的1687立方米/小时氢气自用1270立方米/小时。其中年产4000吨双氧水生产线每小时消耗100立方米，3吨氢气锅炉每小时消耗氢气1170立方米，剩余410立方米/小时排空。三是开发利用。焦作市伟祺新洁能源有限公司位于焦作市中站区工业集聚区纬二路536号，该公司主要利用焦作煤业（集团）开元化工有限责任公司20万吨/年离子膜烧碱的副产氢气，经过回收、提纯、压缩等工艺实现对工业尾气的综合利用和对外销售，现已建成年回收2000万立方氢气提纯、压缩充装装置，目前氢气主要用于：（1）与辽宁省锦州市的银河石英制品有限责任公司达成了战略合作伙伴协议，现已建成并投产3000吨/年石英坨生产线。（2）积极与郑州宇通客车有限公司开展氢燃料电池为动力的新能源客车研制方面的合作，并为宇通公司投放郑州市的氢燃料电池公交车提供氢气。

三、存在的突出问题及原因

氢能作为当前最受关注的新“含能体能源”，目前在推广应用中主要存在以下问题：一是现阶段制备氢气没有摆脱对化石能源的依赖，且制备过程不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率较低。开发廉价的制氢技术，是各国科学家共同关心的问题，也是氢能大规模推广应用的制约条件。二是缺少安全可靠的贮存和运输氢的方法。由于氢易气化、着火、爆炸，因此在氢气的制取、储存和运输过程中都可能面临泄露和爆炸的危险，如何将制备的氢能安全可靠的与用户有效连接，也是氢能推广应用的制约条件。三是高成本。氢能的获得、制取过程中要耗费大量能源，如不可再生资源、电能、核能等；作为气体燃料，它的储存、运输成本也是非常高昂；目前国内加氢站的基础设施还不够完善，特别是分布和数量都不够，这些基础设施的建设需要很大的投入。四是制氢有污染。它本身是转换能源，目前有两种方式获得氢气，电解水和煤或者天然气重整。两种方法都会因为化石能源的消耗而增加二氧化碳的排放。

所以，使用氢燃料电池汽车本身不排放二氧化碳，但是制氢过程释放的二氧化碳可能比传统汽油发动机释放的更多。因此氢能的开发方向首先应立足当前阶段，将工业副产品中的富裕氢气加以综合利用。

四、工作建议

氢能在工业生产、医疗健康、能源发电等方面均有应用，随着这种清洁能源的推广，未来发展前景可观。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》分析，预计到2050年，氢能在中国的能源体系中占比将达10%左右，其中氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元。同时，随着氢气的制备、储存、运输等技术的升级，氢气应用的成本将进一步下降，未来有望大规模进入市场。因此，建议：一是尽快制定我市氢气资源产业发展中长期规划。随着国家各部委对氢能源产业的高度重视，出台了众多相关政策，尤其在氢燃料电池车行业出台了较多的支持政策。未来，更多的推广扶持政策也将继续推出，我们必须在氢能源产业方面提前布局，在实现氢能源产业发展中占得先机，同时也带动产业链发展。二是积极开展市场规模化应用。建议我市引进氢能源公交车，建立示范运营线路。通过引进氢燃料电池公交车，逐步提高商用车发展，规模化降低燃料电池和氢气成本，同时带动加氢站配套设施建设，后续拓展到乘用车领域。一方面，公共交通平均成本低，而且能够起到良好社会推广效果，待形成规模后带动燃料电池成本和氢气成本下降；另一方面，商用车行驶在固定线路上且车辆集中，建设配套加氢站比较容易。当加氢站数量增加、氢气和燃料电池成本降低时，又会支撑更多燃料电池汽车。三是依托中站化工园区建立加氢站。解决我市引进氢燃料电池公交车后的氢燃料加注问题，并以此为基础，依托伟棋化工及多氟多新能源科技有限公司，逐步加大在氢能利用方面的探索和研究，发展氢燃料电池汽车产业，完善我市的新能源汽车产业发展。四是开展高效氢气储存和输配技术的研究。加强氢的制取与储运的研究应用，廉价的氢气来源和储运是实现氢能产业化的基础。同时开展对燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术的研究，研发高端的燃料电池发电及车用动力系统集成技术。