资料来源:《制氢工艺与技术》、广证恒生
降成本应该从煤炭价格入手,西北部具有地区优势
对于煤气化制氢来说,煤炭成本占比最大,能够占到总成本的 40%~45%,因此在制氢设备价格较为固定,流程中所需条件难以大幅度改变的基础下,降低煤气化制氢成本应该从降低煤炭价格入手。
我国煤炭资源较为丰富且分布广泛,全国 32 个省市(除上海外)都有煤炭资源,但是区域分布极不均衡,主要的格局是西多东少、北富南贫。其中山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州等五省煤炭探明储量占全国比重达到 81%以上,且这些地区的煤质普遍较好。由 2018 年上半年全国各省分原煤产量也可以看出,内蒙古、陕西、山西三个省市产量占全国的 68%,由此可见西北部煤炭产量具有明显优势。

资料来源:国家统计局、广证恒生
由于不同种类的煤价格有别,在这里我们主要考察各省份动力煤的价格,可以发现在煤炭储量和产量较多的地区比如内蒙古、山西等省份,相同种类煤炭的价格也相对其他省份较低。根据中国煤炭市场网发布的截至到 2019 年 1 月的数据,全国部分省份动力煤价格如下,其中需要重点关注的是内蒙古动力煤价格仅为 360 元/吨,而混煤的价格是 170 元/吨。
内蒙古和山西动力煤价格偏低

资料来源:中国煤炭市场网、广证恒生
煤气化制氢成本测算
在对煤气化制氢成本的测算中,参考中石化经济技术研究院 2015 年对煤气化制氢成本的分析,在中石化经济研究院的成本分析中假定煤炭的价格是 600 元/吨,水煤浆制氢装置为 12.4 亿元,生产的氢气规模为9 × 104m3/h。我们假定:
- 直接工资成本每年以 9%的速度增长
- 辅助材料和装置投资等其他部分以每年 5%的速度增长
- 煤炭价格依旧为 600 元/吨,但是由于技术进步使得单位产量增加
- 虽然副产品中的二氧化碳可以注入油田来减少对其的加工处理,但是该应用由于运输方面等问题还未得到大规模的应用。同时近几年国家对于排放废气的标准越来越严,因此假定副产品费用不改变
煤气化制氢成本测算

资料来源:中石化经济技术研究院、广证恒生
通过上述测算,我们可以发现当煤炭价格为 600 元时,大规模煤气化生产氢气的成本为 1.1 元/Nm3。如果将制氢场所定在内蒙古,煤炭价格降低为 200 元时,制氢气的成本可能降低为 0.34 元/Nm3。
由于目前煤炭资源几乎全部掌握在国家手中,煤炭价格难以有大幅度的下降。并且现今煤气化制氢的规模已经较大,在人工费用逐渐增长的情况下,未来很难通过规模效应来减少每立方米氢气的生产成本。因此虽然目前通过测算所得的煤气化制氢的成本较低,但未来煤气化制氢成本的下降空间有限。
4、化工副产品制氢
氯碱制氢为主要生产方式,降本可从节能降耗方面入手
化工副产品制氢主要可以分为焦炉气制氢、氯碱副产品制氢、丙烷脱氢和乙烷裂解等几种方式,其中氯碱副产品制氢的由于工艺成本最为适中且所制取的氢气纯度较高等优势,成为目前化工副产品中较为适宜的制氢方式。
氯碱制氢是以食盐水(NaCl)为原料,采用离子膜或者石棉隔膜电解槽生产烧碱(NaOH)和氯气,同时得到副产品氢气的工艺方法。之后再使用 PSA 等技术去除氢气中的杂质即可得到纯度高于 99%的氢气。
氯碱制氢工艺简化流程

