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煤制氢和天然气制氢成本比较,哪个更合理?

来源:中国煤炭网  日期:2019年07月12日  文字:【 加粗】【高亮】【还原

目前化石能源制氢仍然是氢能获取的主要来源,在我国,煤炭和天然气制氢哪个更经济,更具合理性?

氢能近年来迎来了风口,主要源于两个因素,一是随着技术的进步,制氢成本在不断下降,二是燃料电池汽车的量产,让业界看到了交通领域的无限前景。

在制氢环节,存在多种技术路线,从国际经验来看,煤炭、天然气均可作为大规模、稳定的内地制氢来源。

与当前全球应用最广的天然气制氢相比,煤制氢更符合我国资源条件,我们从经济性角度对二者进行了比较。

制氢原料路线的选择取决于原料资源的可获得性、技术成熟度和原料经济合理。

比较而言,天然气制氢单位投资低,煤制氢产量高,价格低廉,成本优势显著。在天然气价格较高和政策管控的情况下,煤制氢经济性好。

天然气制氢主要流程包括常减压蒸馏、催化裂化、催化重整和芳烃生产。

甲烷水蒸气重整技术自1926年首次应用至今,经过近80多年的工艺改进,是目前工业上天然气制氢应用最广的方法。

煤制氢涉及复杂的工艺过程。煤炭通过气化、一氧化碳耐硫变换、酸性气体脱除、氢气提纯等关键环节,可以得到不同纯度的氢气。

一般情况下煤气化需要氧气,因此煤炭制氢还需要与之配套的空分系统。煤制氢的核心是煤气化技术。

天然气制氢成本主要由天然气、燃料气和制造成本构成,其中天然气价格占比73%,燃料气占比14%、制造及财务费占比9%。

煤制氢成本主要由煤炭、氧气、燃料动力能耗和制造成本构成,但原料占比仅37%远小于天然气比重。

一般煤制氢气采用部分氧化工艺,按照配套空气分离装置氧气成本测算,占氢气生产的26%。

由于煤制氢气投入大,制造及财务费用也成为重要的成本影响因素,占比达23%。

以9万m3/h独立制氢装置,对两种工艺路线进行比较,假设条件如下:

(1)天然气价格2018年沿江地区工业天然气均价3.25元/立方米,以此作为天然气制氢原料价格测算基础;2018年秦皇岛动力煤均价约600元/吨,以此作为煤制氢原料价格测算基础。

(2)氧气外购成本0.5元/立方米,3.5MPa蒸汽100元/吨,1.0MPa蒸汽70元/立方米,新鲜水4元/立方米;电费0.56元/千瓦时。

(3)煤制氢采用水煤浆技术,建设投资12亿元,天然气制氢建设投资6亿元。装置10年折旧后残值5%;修理费3%/年,财务费用按建设资金70%贷款,年利率5%。

从制氢成本敏感性图可以看出,天然气路线的制氢成本受天然气价格影响较大,天然气价格每上涨0.5元/立方米,制氢成本提升约0.2元/立方米。

而煤制氢路线的制氢成本受煤炭价格变化较小,煤炭价格每上升100元/吨,制氢成本提升约0.06元/立方米。

从原料价格的上涨趋势看,煤炭的价格抗风险能力也要优于天然气。

在煤炭价格水平约600元/吨情形下,如果天然气制氢要实现与煤制氢同样的生产成本,天然气价格必须维持在2.5元/立方米左右。

目前我国东部沿海地区工业天然气价格在3-3.5元/立方米,华南地区价格最高约4元/立方米。

煤制氢相比天然气制氢具有较好的成本竞争力,在西北、西南等天然气资源充足地区企业可考虑选择以天然气为原料制氢。

天然气制氢的特点在于流程短,投资低,运行稳定。

煤制氢的特点在于流程长,投资高,运行相对复杂,因煤炭价格相对较低,制氢成本低。

当制氢规模低于5万Nm3/h时,煤制氢的氢气成本中固定资产折旧成本高,与天然气制氢相比没有优势。

当制氢规模大于5万Nm3/h,煤制氢成本中固定资产折旧成本较低,其氢气成本具有竞争能力。制氢规模越大,煤制氢路线的成本优势越明显。

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