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氢气生产项目可行性研究报告-当前中国氢气生产集中在北方,以灰氢为主

一、氢能分布在西北和华北
      2019年以来,国家、各级地方政府对氢能产业发展高度重视,陆续出台了多项规划和发展目标,众多企业和科研机构纷纷开展技术攻关。中国煤炭加工利用协会统计,2020年我国氢能产量和消费量均已突破2500万吨,已成为世界第一大制氢大国。
      从区域分布看,氢能生产主要在西北和华北地区,根据2019年数据,产量超过400万吨的省份有内蒙和山东,产量超过300万吨的省份有新疆、陕西和山西,产量超过200万吨的省份有宁夏、河南和河北,产量超过100万吨的省份有江苏、安徽、四川、辽宁和湖北。
二、氢气来源现以化石燃料为主,未来向绿氢过渡
      氢能源按生产来源划分,可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三类。“灰氢”是指利用化石燃料石油、天然气和煤制取氢气,制氢成本较低但碳排放量大;“蓝氢”是指使用化石燃料制氢的同时,配合碳捕捉和碳封存技术,碳排放强度相对较低但捕集成本较高;“绿氢”是利用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源电解制氢,制氢过程完全没有碳排放,但成本较高。目前,我国氢气主要来自灰氢。
      从来源看,我国的氢源结构目前仍是以煤为主,来自煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%,电解水制氢仅占1%,工业副产占18%。就消费情况看,目前的氢能基本全部用于工业领域,其中,生产合成氨用氢占比为37%、甲醇用氢占比为19%、炼油用氢占比为10%、直接燃烧占比为15%、其他领域占比为19%。基于需求侧产业的发展和产业链的完善,从灰氢逐步过渡到绿氢是较好的方式,优先使用副产氢,实现资源综合利用。
    (1)以煤为原料制氢
      煤制氢的本质是以煤中碳取代水中的氢,最终生成氢气和二氧化碳。这里,碳起到还原作用并为置换反应提供热。以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种:
      一是煤的焦化(或称高温干馏),煤在隔绝空气条件下,在900-1000℃制取焦炭,副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组份中含氢气55%-60%(体积)、甲烷23%-27%、一氧化碳5%-8%等。每吨煤可得煤气300-350m3,作为城市煤气,亦是制取氢气的原料。
      二是煤的气化,使煤在高温常压或加压下,与水蒸汽或氧气(空气)等反应转化成气体产物。气体产物中氢气的含量随不同气化方法而异。
    (2)天然气制氢
      天然气的主要成分是甲烷(CH4),本身就含有氢。和煤制氢相比,用天然气制氢产量高、加工成本较低,排放的温室气体少,因此天然气成为国外制造氢气的主要原料。其中天然气蒸汽转化是较普遍的制造氢气方法。
    (3)重油部分氧化制造氢气
      重油是炼油过程中的残余物,可用来制造氢气。重油部分氧化过程中碳氢化合物与氧气、水蒸气反应生成氢气和二氧化碳。该过程在一定的压力下进行,可以采用催化剂,这取决于所选原料与过程。
    (4)水电解制造氢气
      水电解制得的氢气纯度高,操作简便,但需耗电。水电解制氢的效率一般在75%-85%,一般生产1m3氢气和0.5m3氧气的电耗为4-5kWh。根据热力学原理,电解水制得1m3氢气和0.5m3氧气的最低电耗要2.95度电。
      根据石油和化学工业规划院统计,我国电解水制氢装置约1500-2000套,产量约10-20万吨。与大规模光伏发电或风力发电配套的电解水制氢装置正在进行小规模示范。
    (5)生物质制造氢气
      家庭、农业、林业等产生的生物质可用于生产氢气。原料包括杨树、柳树和柳枝,以及来自厌氧消化或垃圾填埋所产生的沼气等。生物质可以使用成熟的技术进行气化,甚至在气化过程中与煤或废塑料共同反应,如果与碳捕获技术结合,就有可能生产出负碳氢。沼气有额外的净化要求,可以通过类似于蒸汽甲烷重整(SMR)的过程进行改造以产生氢气。
    (6)工业副产氢气净化
      焦炉气、氯碱、丙烷脱氢制丙烯和乙烷裂解制烯烃副产的粗氢气可以经过脱硫、变压吸附和深冷分离等精制工序后作为燃料电池车用氢源,成本远低于化工燃料制氢、甲醇重整制氢和水电解制氢等路线。
三、不同技术制氢的技术经济环境性分析
      氢气生产方式较多,氯碱副产气、干气、焦炉煤气、乙烷裂解副产气、甲烷、煤炭、天然气、电解水等多种制氢方式。其中,氯碱副产气、干气、焦炉煤气、乙烷裂解副产气等副产气制氢在能源效率、污染排放、碳排放、成本方面占据优势。各地区发展氢能产业链时,应充分结合区域能源结构,优先使用副产氢气和富余能源进行利用。
      从能源效率来看,氯碱副产气制氢、干气制氢、焦炉煤气提取制氢能源效率均在80%以上,天然气制氢、乙烷裂解副产气制氢、PDH副产气制氢、甲醇制氢、焦炉煤气转化制氢能源效率60%-80%,煤制氢能源效率在50%-60%,电解水制氢能源效率在50%以下。
      从污染物排放来看,排污强度由小到大分别为:电解水制氢<天然气制氢~甲醇制氢~副产气制氢<煤制氢。
      从碳排放来看,副产气制氢<天然气制氢<干气制氢<甲醇制氢<煤制氢电解<电解水制氢(基于现有电网电力结构),如果考虑清洁能源(光伏、风电、水电等),清洁能源电解水碳排放接近为零。
      从成本来看,制氢成本与原料价格关系最大,控制氢能价格需要控制原料价格;根据设定的价格范围,从平均成本看,焦炉煤气制氢<煤制氢<其他副产气制氢<甲醇制氢<天然气制氢<水电解制氢。因地制宜,选择合适原料制氢,氢气出厂价格可低于15元/kg,可与煤制氢成本相当。
氢气生产项目可行性研究报告编制大纲
目录
第 一章总论
1.1项目背景
1.1.1项目名称
1.1.2建设性质
1.1.3项目承办单位
1.1.4项目建设地点
1.1.5研究工作依据
1.1.6研究工作范围
1.2可行性研究结论
1.3主要技术经济指标表
第 二章项目背景与投资的必要性
2.1项目提出的背景
2.2投资的必要性
第三章市场分析
3.1项目行业状况
3.2项目产品市场前景
3.3产品的竞争力分析
3.4营销策略
3.5市场分析结论
第四章建设条件与厂址选择
4.1建设场址地理位置
4.2场址建设条件
4.3主要原辅材料供应
第五章工程技术方案
5.1项目组成
5.2生产技术方案
5.3设备方案
5.4工程方案
第六章总图运输与公用辅助工程
6.1总图运输
6.2场内外运输
6.3公用辅助工程
第七章节能
7.1用能标准和节能规范
7.2能耗状况和能耗指标分析
7.3节能措施
7.4节水措施
7.5节约土地
第八章环境保护
8.1环境保护执行标准
8.2环境和生态现状
8.3主要污染源及污染物
8.4环境保护措施
8.5环境监测与环保机构
8.6公众参与
8.7环境影响评价
第九章劳动安全卫生及消防
9.1劳动安全卫生
9.2消防安全
第十章组织机构与人力资源配置
10.1组织机构
10.2人力资源配置
10.3项目管理
第十一章项目管理及实施进度
11.1项目建设管理
11.2项目监理
11.3项目建设工期及进度安排
第十二章投资估算与资金筹措
12.1投资估算
12.2资金筹措
12.3投资使用计划
12.4投资估算表
第十三章工程招标方案
13.1总则
13.2项目采用的招标程序
13.3招标内容
13.4招标基本情况表
第十四章财务评价
14.1财务评价依据及范围
14.2基础数据及参数选取
14.3财务效益与费用估算
14.4财务分析
14.5不确定性分析
14.6财务评价结论
第十五章项目风险分析
15.1风险因素的识别
15.2风险评估
15.3风险对策研究
第十六章结论与建议
16.1结论
16.2建议
附表:
关联报告:
氢气生产项目投资价值分析报告
氢气生产项目实施方案
氢气生产项目申请报告
氢气生产项目建议书
氢气生产项目商业计划书
氢气生产项目资金申请报告
氢气生产项目节能评估报告
氢气生产项目行业市场研究报告
氢气生产项目PPP可行性研究报告
氢气生产项目PPP物有所值评价报告
氢气生产项目PPP财政承受能力论证报告
氢气生产项目资金筹措和融资平衡方案