不同技术制氢技术路线成本对比

2023-5-26 13:44 来源: 西部证券

  1)煤制氢的成本测算——单位成本约 11 元/kg,考虑碳捕集 20 元/kg

  煤制氢的主要影响因素为煤炭的价格,当褐煤价格为 600 元/吨时,煤制氢的成本约为 11 元/kg,此时煤炭成本约占总成本 41%。煤制氢成本测算的关键假设如下: 1. 制氢规模:假设制氢装置规模为 90000m³/h。 2. 总投资:建设投资共 13.5 亿元,折旧年限 10 年,折现率 0%,年修理费 3%,采用线 性折旧。 3. 煤炭成本:煤炭不含税价格为 600 元/吨,假设每立方米氢气所需煤炭为 0.67kg。 4. 其他原料成本:假设氧气外购价格 0.6239 元/m³,电价 0.5 元/度;假设每立方米氢气 所需氧气 0.42m³,电 0.048 度。 5. 人工费用:10 人,每人每年工资费用 12 万元。

  经测算:在煤炭价格为 600 元/吨的情况下,煤制氢成本约为 10.94 元/kg,此时煤炭成本 约占总成本 41%。煤炭价格区间 450-700 元/吨时,煤制氢成本变化区间 9.81-11.69 元 /kg。CCUS 碳捕集成本为 375 元/吨,制备 1kg 氢气对应约 24kg 二氧化碳排放,增加成 本 9 元/kg。考虑 CCUS 碳捕集成本后,成本变化区间为 18.81-20.69 元/kg。

  2)天然气制氢成本测算——单位成本约 15 元/kg,考虑碳捕集 19 元/kg

  天然气制氢的主要影响因素为天然气的价格。当天然气价格为 2.5 元/ m³时,天然气制氢 的成本约为 15 元/kg,此时天然气成本约占总成本的 74%。天然气制氢成本测算的关键假 设如下: 1. 制氢规模:假设制氢装置规模为 3000m³/h。 2. 总投资:建设总投资共 2400 万元,折旧年限 20 年,残值率 5%,年修理费 3%,采用 线性折旧。 3. 天然气成本:假设天然气不含税价格 2.5 元/m³,假设每立方米氢气所需天然气为 0.4m³, 对应每千克氢气生产需要天然气成本 11.2 元。 4. 其他原料成本:假设去离子水价格 0.04 元/kg,电价 0.5 元/度,冷却水价格为 0.003 元 /kg;假设每立方米氢气所需去离子水 1.3kg,电 0.35 度。 5. 人工费用:10 人,每人每年工资费用 12 万元。

  经测算:在天然气价格为 2.5 元/m³的情况下,天然气制氢成本约为 15.21 元/kg,此时天 然气成本约占总成本 74%。天然气价格区间为 1.5-4 元/m³时,天然气制氢成本变化区间 10.73-21.93 元/m³。CCUS 碳捕集成本为 375 元/吨,制备 1kg 氢气对应约 11.675kg 二氧 化碳排放,增加成本 4.38 元/kg;考虑 CCUS 碳捕集成本后,成本变化区间为 14.13-25.33 元/kg。

      3)甲醇制氢成本测算——单位成本约 23 元/kg,考虑碳捕集 28 元/kg

  甲醇制氢的主要影响因素为甲醇的价格。当甲醇价格为 2.5 元/ kg 时,甲醇制氢的成本约 为 23 元/kg,此时甲醇成本约占总成本的 69%。甲醇制氢成本测算的关键假设如下: 1. 制氢规模:假设制氢装置规模为 2600m³/h。 2. 总投资:建设总投资共 4680 万元,折旧年限 20 年,残值率 5%,年修理费 3%,采用 线性折旧。 3. 甲醇成本:假设甲醇不含税价格 2.5 元/kg,假设每立方米氢气所需甲醇为 0.58kg,对 应每千克氢气生产需要甲醇成本 16.24 元。 4. 其他原料成本:假设除盐水价格 0.04 元/kg,电价 0.5 元/度,冷却水价格为 0.003 元 /kg;假设每立方米氢气所需除盐水 0.375kg,电 0.7 度。 5. 人工费用:10 人,每人每年工资费用 12 万元。

  经测算:在甲醇价格为 2.5 元/kg 的情况下,甲醇制氢成本约为 23.48 元/kg,此时甲醇成 本约占总成本 69%。甲醇价格区间为 1.5-4 元/kg 时,甲醇制氢成本变化区间 16.99-33.23 元/kg。CCUS 碳捕集成本为 375 元/吨,制备 1kg 氢气对应约 11.675kg 二氧化碳排放, 增加成本 4.38 元/kg;考虑 CCUS 碳捕集成本后,成本变化区间为 21.37-37.61 元/kg。

  4)工业副产氢成本测算——单位成本约 9-22 元/kg

  工业副产氢成本主要包括生产成本和提纯成本,各类副产氢综合成本介于 9-22 元/kg 之 间。焦炉煤气制氢在工业副产氢中具备成本优势,单位制氢成本约 9-15 元/kg,由于其显 著的减排效果和较高的经济性优势,在电解水绿氢成本达到或接近平价以前,副产氢是过 渡阶段的较优途径。

  5)电解水制氢——成本约 21 元/千克,电价降至 0.15 元/度时与灰氢平价

  电解水制氢的主要影响因素为电价成本,年运行小时数及电耗。目前主流的电解水制氢路 径是碱性电解水(ALK)以及质子交换膜纯水电解制氢(PEM)两种技术路径。我们对比 ALK 与 PEM 两种技术路径下的制氢成本: ①ALK:在假设年运行小时数为 5000h,电价为 0.3 元/度,电耗为 5Kwh/Nm³ 时,电解 水制氢成本为 21.07 元/kg,其中电费成本为 16.80 元/kg,占比达 80%。 ②PEM:在假设年运行小时数为 8000h,电价为 0.3 元/度,电耗为 4.8Kwh/Nm³时,电解 水制氢成本为 21.34 元/kg,其中电费成本为 16.13 元/kg,占比达 76%。

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