2021 年,全球氢气产值为 9400 万吨,化石动力制氢占比超 80%,电解水制氢仅占 0.04%。欧洲的氢气产值为 1030 万吨,蒸汽甲烷重整工艺(SMR)制氢占比超 90%,工业副产氢占比挨近 10%,电解水制氢占比仅 0.1%。我国氢气产值为 3300 万吨,煤制氢占比超 60%,工业副产氢占比为 20%,天然气制氢占比 13%,电解水制氢仅占总产值的 3%。
2020 年,欧盟发布《欧盟氢能战略》,方案 2025 年至 2030 年,每年可再生氢气产值 1000 万吨,对应电解槽装机容量 40GW。2022 年 5 月,欧盟正式经过“REPowerEU”方案,方针 2030 年每年可再生氢气产值2000 万吨,其间进口 1000 万吨(需求至少 90-100GW 装机量),内部出产 1000 万吨。
据 IEA 计算,2020 年全球电解槽装机量为 300MW,欧洲(含欧盟、欧贸联、英国)电解槽装机量达 100MW,为全球最高装机量区域。估计到2030 年,全球电解槽累计出货量将达 270GW,其间,欧洲电解槽累计出货量为 95GW。
据 IEA 计算,2021 年,全球电解槽产能为 8GW。从区域散布看,欧洲电解槽产能为 3GW、我国电解槽产能为 3GW;从技能道路GW、PEM 电解槽 2GW。估计到 2030 年,全球电解槽产能 65GW。
从区域散布看,欧洲电解槽产能 19GW、我国电解槽产能 23GW;从技能道路%)、PEM 电解槽 14GW(22%)、SOEC 电解槽 3GW(4%)。
2022 年,EMEA(欧洲、中东、非洲)电解槽出货量 287MW。从国家看,出货量最多的是德国、比利时和丹麦;从电解槽厂商看,出货量最多厂商包含挪威 NEL、英国 ITM Power、德国 Siemens、法国 Mcphy、美国 Plug Power。
从事务架构看,欧洲干流电解槽厂商中 ITM Power 专心于电解槽事务,NEL、McPhy、Plug Power 在电解槽事务外还布局加氢站或燃料电池事务,蒂森克虏伯事务触及规模最广,氢能电解槽事务已作为独立子公司 Nucera 上市。从技能道路看,ITM Power、Plug Power 以及 Siemens专心 PEM 电解槽,McPhy 和 Nucera 专心碱性电解槽,NEL 在碱性和PEM 两条技能道路均有布局。
依据 2022 年发布的欧洲氢气主干网络方案(European Hydrogen Backbone),欧洲将树立一条掩盖 28 个欧盟国家的氢气管道,总长度估计在 2030 年到达 28,000 公里,到 2040 年到达 53,000 公里,60%由现有的天然气管道改造,40%为新建的纯氢管道。在主干线装备紧缩体系下,EHB 网络可以充沛满意欧洲 2050 年 2250TWh(约合 6818 万吨,1TWh=3.03 万吨)的最大估计氢气需求。
EHB 所需总投资估计为 80 亿-143 亿欧元(约合 642-1,148 亿人民币),涵盖了为改造旧管道和建造新管道的悉数本钱本钱。假定作业时长为每年 5,000 小时,则年运营本钱在 1.6 至 3.2 亿欧元(约合 13-26 亿人民币)。
现在,全球氢气运送管道超越 5,000km,欧洲管道长度到达 1,770km,仅次于北美。与天然气管道比较,纯氢气管道在合金元素、钢级、管型、操作压力等方面选材严厉,资料需满意高压氢环境下相容性的实验要求。
2.2. 天然气管道掺氢:管道适度改造下,掺氢量最多可达约5%-20%vol
天然气管道掺氢管面对的首要应战是资料的氢脆问题。欧洲天然气管道一般为钢管资料电焊而成,注入很多纯氢会使金属资料处于高浓度氢气的高压环境下形成其功能的劣化,导致氢脆、气体走漏等问题。
天然气管道掺氢需求对管道做改造,替换为纤维增强聚合物(FRP)复合资料管道;此外,转化为氢气的天然气管道有必要在较低的压力下运转,可以终究靠添加一层内部涂层来避免氢脆。在对天然气管道进行适度改造的情况下,掺氢量最多可达约 5%-20% vol。
在长距离管道运送的过程中,氢气的能量不断耗费,需求每隔一段距离对氢气进行增压,一般在管线的起点和半途设置增压站,由紧缩机进步氢气的运送压力。增压站紧缩设备以离心式的大排量紧缩机为主(动力式紧缩机流量大),小型集输站点或选用隔阂/液驱类等中等排量紧缩机。
在天然气管道掺氢中,紧缩机设备的类型和规划需求相应的改动。相较于天然气,氢气的分子量和热值较低,调整的程度取决于管道的氢含量:当混合物中的氢气含量<10% vol,紧缩机可以正常运转;当混合物的氢气含量<40% vol,紧缩机外壳可以持续运用,但叶轮和反应级和齿轮需求调整;当含氢量>40% vol,有必要替换整个紧缩机。在纯氢管道中,往复式紧缩机是现在最经济的解决方案。
据 IEA 计算,2021 年,全球对氢气的需求约为 9400 万吨,其间欧洲的需求量 800 万吨,炼油厂和组成氨出产是用氢的首要场景,别离占总需求的 50.5%和 29.5%。据氢能联盟计算,我国的需求量约为 2800 万吨,组成氨和组成甲醇是用氢的场景,别离占总需求的 32%和 27%。
依据 2020 年 7 月欧盟委员会发布《欧盟氢能战略》,保存情况下,2030 年欧洲对氢气的需求大约为 481TWh(约合 1457 万吨),2050 年为 780TWh(约合 2363 万吨);达观情况下,2030 年需求约为 665TWh(约合 2015 万吨),2050 需求为 2250TWh(约合 6818 万吨),到达欧洲总动力需求的 24%;其间,交通运送(675TWh,约合 2045 万吨)和修建(579TWh,约合 1754 万吨)将成为 2050 年氢能需求量最大的范畴。




