霍尼韦尔：未来燃料-霍尼韦尔氢能工业与应用白皮书_23页_2mb

未来燃料：氢能工业与应用白皮书总结

核心内容

本白皮书《未来燃料》探讨了氢能作为未来清洁能源和工业原料的重要作用，以及其在实现“双碳”目标中的潜力。氢能被视为应对全球气候变化、推动能源转型和促进工业脱碳的关键能源之一。随着各国对可持续发展的重视，氢能正逐步从理论走向实际应用，成为全球能源结构转型的重要组成部分。

主要观点

• 氢能的重要性：氢气是宇宙中最丰富的元素，具有高能量密度和清洁燃烧特性，适用于能源和工业领域。
• 氢能经济的构建：氢能经济的发展需要三个关键前提：氢气的规模化生产、降低存储和输送成本，以及政策激励措施的推动。
• 氢气的分类：氢气根据生产过程中的碳排放分为灰氢、蓝氢和绿氢，其中绿氢是可持续发展的最终目标。
• 技术发展路径：从灰氢向绿氢的过渡需要结合碳捕集与封存（CCUS）技术，蓝氢作为过渡技术在减少碳排放方面具有重要作用。
• 氢能的应用领域：氢能不仅在交通、能源、化工和冶金等领域有广泛应用，而且在工业原料和燃料中扮演重要角色。

关键信息

1. 氢能的生产

• 灰氢：由化石燃料制取，成本低但碳排放高。
• 蓝氢：在灰氢基础上应用CCUS技术，碳排放显著减少，是向绿氢过渡的重要手段。
• 绿氢：通过可再生能源电解水制取，几乎不产生碳排放，是未来可持续能源的关键。

1.1 灰氢制造技术

• 煤制氢：技术成熟，成本低，但碳排放高，需结合CCUS技术以实现低碳化。
• 天然气制氢：成本较煤制氢低，碳排放较少，但需进一步优化。
• 工业副产氢：如焦炉煤气、丙烷脱氢等，可作为补充来源。

1.2 蓝氢制造技术

• 霍尼韦尔提出优化的蓝氢生产技术，结合PSA和液体CO₂分离技术，降低CO₂增压成本。
• 在美国印第安纳州的蓝氢项目预计每年可捕集和封存165万吨CO₂，是目前全球最大的单体装置之一。

1.3 绿氢制造技术

• 绿氢主要通过电解水制取，目前成本较高，但随着技术进步和可再生能源发展，成本将逐步下降。
• 霍尼韦尔正在开发高效的质子交换膜（PEM）和碱性阴离子交换膜（AEM）电解技术，预计可使电解槽成本降低25%。

2. 氢能的存储与输送

• 当前氢气运输主要依赖高压罐车和液态氢罐车，但其有效载荷低。
• 推动纯氢或掺氢输送管道建设是降低输送成本的重要手段。
• 将氢气转换为甲醇和液氨是高效、安全的存储与输送方式。

3. 氢能的应用

3.1 能源应用

• 交通领域：氢燃料电池汽车正在快速发展，预计到2025年我国保有量将达10万辆。
• 工业燃烧：氢可替代部分化石燃料，减少碳排放，但需解决燃烧设备的兼容性和污染物控制问题。
• 发电领域：天然气掺氢燃烧技术已实现商业化，未来可进一步推广。

3.2 工业原料应用

• 炼化工业：氢气用于脱硫、脱氮、裂解等工艺，是炼油厂的重要资源。
• 甲醇生产：煤制甲醇是主要工艺，绿氢可替代煤制氢以减少CO₂排放。
• 合成氨生产：氢气作为关键原料，绿氢可大幅降低碳排放。
• 钢铁冶炼：氢气可替代CO作为还原剂，实现“零碳排放”炼钢。

4. 中国氢能发展现状与前景

• 中国是全球最大制氢国：年产能约4000万吨，产量约3300万吨，其中大部分用于工业领域。
• 氢能需求增长：到2030年，中国氢气年产量预计达3715万吨，占终端能源消费约5%；到2060年，年需求量将增至1.3亿吨，占终端能源消费约20%。
• 工业领域占比最大：工业领域用氢占总需求的60%，其中炼化和化工行业占66%。
• 政策支持：国家发改委和国家能源局已发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确氢能产业发展的方向和目标。

5. 氢能产业的挑战与机遇

• 挑战：氢气的生产、存储、输送成本较高，且当前技术尚不成熟，尤其是绿氢成本问题。
• 机遇：随着技术进步和政策支持，氢能将逐步成为能源和工业领域的重要替代能源，推动绿色低碳发展。
• 行业合作：氢能产业链涉及多个环节，需要上下游协同合作，构建可持续的氢能生态系统。

未来展望

氢能经济正处于起步阶段，但其发展潜力巨大。随着技术进步、政策支持和市场需求的增加，氢能有望在未来几十年内成为全球能源体系的重要组成部分。中国作为世界上最大的制氢国之一，拥有丰富的资源和广阔的市场前景，将在氢能产业链的各个环节发挥重要作用。

氢能的广泛应用不仅有助于实现“双碳”目标，还能促进经济增长和能源安全。未来，随着绿氢技术的成熟和成本的下降，氢能将在能源和工业领域实现更大规模的利用，为全球可持续发展提供新的动力。

附录：关键数据

• 2050年全球低碳氢需求预计为2.11亿吨，占全球最终能源需求的7%。
• 中国2025年氢气年产量预计达3715万吨，占终端能源消费约5%。
• 中国2060年氢气年需求预计达1.3亿吨，占终端能源消费约20%。
• 工业领域用氢占总需求的60%，其中炼化和化工行业占66%。
• 炼油厂副产氢气占总氢气来源的较大比例，但低浓度副产氢气回收仍面临挑战。

编辑委员会

周麓波、张奎山、杨悦、顾昕、李策己、路振龙、汪明月、邓晶尹、吴翀

关于霍尼韦尔

霍尼韦尔可持续发展研究院致力于低碳技术的研究与应用，推动氢能发展和相关技术在中国的落地。霍尼韦尔UOP在氢能生产、存储、运输和应用方面拥有丰富的技术积累，包括煤制氢、天然气制氢、绿氢生产、氢燃料电池等，为氢能经济的构建提供了坚实的技术基础。