煤制氢+CCUS技术应用的现状、成本和发展空间

　　在“双碳”背景下，2021年氢能产业进入快速发展阶段。根据中国氢能联盟数据，2019年我国氢气产量超过3300万t，是全球最大的氢气生产国，也是主要的氢气消费国。现阶段我国99%以上为化石能源制氢,包括煤制氢、天然气制氢及工业副产气制氢，零碳排放的电解水制氢技术不足1%，还无法从根源上解决使用化石燃料所带来的碳排放问题。2021年开始，如何发展低碳制氢技术的问题逐渐受到产业关注。

　　碳捕集利用与封存(CCUS)技术能够与化石能源制氢技术集成耦合,将“灰氢”变“蓝氢”，实现化石能源的低碳清洁应用。考虑到我国多煤少油（气）的能源结构特征，大力发展煤制氢与CCUS技术集成应用迫在眉睫。

　　从全球看，煤制氢与CCUS技术耦合是一项新兴集成技术，在全球范围内还处于技术验证阶段，缺少产业化示范、也缺少产业规划支持。

　　2021年之前，我国的氢能产业政策更多集中在燃料电池应用端，2021年政策关注点开始向氢气制造、储运等上游产业链转移。目前为数不多的几个提及CCUS的政策，仍以鼓励相关企业开展研发示范工作为主，部署的示范项目主要集中在电力、煤化工(不含煤制氢)及甲醇生产等领域,尚未涉及煤制氢领域。

　　2021年9月，中央、国务院印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，提出从基础理论到应用示范，大力发展CCUS等低碳技术;10月26日，国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，也提出利用氢能助力实现工业领域碳达峰，探索开展氢冶金、二氧化碳捕集利用一体化等试点示范。同时，国家要求在CCUS等低碳技术领域加强于国外的合作交流。

　　这两个政策，可以看做未来我国煤制氢与CCUS技术集成应用的顶层设计，为煤炭产业大力发展CCUS技术、将“灰氢”变“蓝氢”提供了“验身正名”机会和发展方向。

　　根据国内中国矿业大学许毛等作者在《我国煤制氢与CCUS技术集成应用的现状、机遇与挑战》：CCUS技术主要包括二氧化碳捕集、运输、利用及封存四个技术环节。（1）在二氧化碳捕集方面，我国目前仅有基于化学吸收法的燃烧前捕集技术进入商业化应用阶段；（2）在二氧化碳运输方面，我国目前仅有二氧化碳车运技术能够商业化应用,可大规模输送二氧化碳的陆地管道运输技术仍处在工业示范阶段；（3）在二氧化碳利用方面，我国目前仅有二氧化碳转化为食品和饲料技术已实现商业化应用；（4）在二氧化碳封存方面，尚未有相关技术达到商业化应用阶段。截至2019年,我国已建成投产20余个示范工程,横跨电力、煤制油、天然气处理等多个领域,整体来看CCUS技术在我国已具备大规模示范基础。

　　氢云链认为，制氢成本是技术选择的最重要影响因素。从图1可见，不考虑CCUS技术成本，现阶段，煤制氢的成本相较于其他制氢技术具有十分明显的成本优势。当煤制氢与CCUS技术集成应用时，成本增加情况如何？根据IEA针对我国煤制氢的评估结果显示：在煤制氢生产中加入CCUS技术预计将导致项目资本支出和燃料成本增加5%，运营成本增加130%。

　　图2可见，在考虑CCUS技术成本时，2030年，风光电装机成本可达0.2元/度，可再生能源制氢成本将低至15元/千克，可与煤制氢（蓝氢，15-18元/千克）竞争。

　　蓝氢的“过渡”定位十分明显。对于现阶段缺乏副产氢的地区，如佛山，可通过低成本化石能源制氢解决短期氢源不足问题。随着国内碳排放交易政策推广，也将推动蓝氢的发展。需要注意的是，根据图2，长期来看，2030年以后，蓝氢成本可能难以与可再生能源制氢竞争。

　　从成本角度看，由于CCUS技术成本增量有限且考虑到中国多煤少气的现实情况，2030年以前，配备CCUS技术的煤制氢还是具有相对成本优势。在该阶段，可能蓝氢是清洁氢气生产中最经济的选择，这为当下煤制氢与CCUS技术的集成应用项目提供了良好的发展机遇。

　　从产业基础看，我国新疆、陕西、山西及内蒙古等省份拥有丰富的煤炭资源、油气资源及二氧化碳封存潜力,可作为未来发展煤制氢与CCUS技术集成应用的示范基地。此外，利用CCUS技术从空气中捕集二氧化碳并通过可再生能源电解水制备氢气，二氧化碳与氢气反应可制成甲醇，将波动的可再生能源转化为化学能储存。如国内李灿院士推广的二氧化碳液体阳光燃料项目已经在兰州落地。

　　总体看，我国煤制氢技术成熟度高、成本低、满足大规模稳定制备条件。在“双碳”目标的初期和中期阶段，受制于绿氢成本约束，推广煤制氢与CCUS技术耦合技术应用、将“灰氢”转化为“蓝氢”，既能够满足经济性和低碳化的双重要求，也能为那些需要深度脱碳的行业，如钢铁、水泥等行业，提供规模化、低价用氢脱碳方案。

　　据中国氢能联盟预测,到2050年我国氢气消费量将达到9000万t,在我国终端能源体系中的占比达到10%。氢云链团队认为，至少在2030年之前，煤制氢+CCUS技术必将在低碳绿色经济中发挥重要“过渡”作用，市场发展机遇不容小觑。

　　特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

　　北极星氢能网获悉，近日，兰州兰石重型装备股份有限公司与内蒙古宝丰煤基新材料有限公司签订绿氢与煤化工耦合碳减排创新示范项目供货合同，金额达6.12亿元。据兰石重装公告，兰石重装与宝丰煤基新材料相继签订了绿氢与煤化工耦合碳减排创新示范项目相关的《合成气洗涤塔、粉煤锁斗、渣锁斗设备买卖合同

　　12月24日，南海区煤炭超临界水气化热电联产技改项目及配套氢产品项目开工暨区域能源双碳管理平台投运仪式在西樵镇长海电厂举行。该项目主要采用中科院郭烈锦院士团队研发的“煤炭超临界水气化热电联产”技术，对传统燃煤发电系统进行改造，可大大降低发电、供电标煤耗率和供热标煤耗率，实现热、电、氢

　　北极星氢能网获悉，11月16日，由中集安瑞科控股有限公司（“中集安瑞科”）与鞍钢股份有限公司（“鞍钢股份”）合资成立的鞍钢中集(营口)新能源科技有限公司投资建设，由中集工程科技、西南化工院及鞍钢建设共同承建的鞍钢中集焦炉煤气制LNG联产氢气项目奠基仪式在辽宁省营口市鲅鱼圈隆重举行。项目投

　　北极星氢能网获悉，近日，工信部发布2022年度工业节能与绿色标准研究项目公示，公示时间为2022年11月4日至11月10日。其中钢铁行业包括焦炉煤气制氢技术规范。原文如下：2022年度工业节能与绿色标准研究项目公示为充分发挥标准对工业节能与绿色低碳发展的引领支撑作用，经有关部标准化委托机构和部标准

　　北极氢能网获悉，广东省能源局公示2022年度能源领域首台（套）重大技术装备申报项目，其包括5项氢能重大技术装备项目，分别为：固体氧化物燃料电池发电系统、基于超临界水热化学还原的煤制氢装置及H2O/CO2混合工质热力发电多联产设备、250Nm3/h撬装天然气制氢装置、基于催化剂量产的高性能燃料电池

　　到2025年，基本构建较为完备的产业链体系；到2030年，形成布局合理、产业互补、协同共进的氢能产业集群；到2035年，形成国内领先的氢能产业集群——日前，由山西省发改委、省工信厅、省能源局联合印发的《山西省氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）》（以下简称《规划》）对外公布，山西氢能产业发

　　北极星氢能网获悉，近日，榆林市生态环境局对市政协五届一次会议第002号提案进行答复指出：加强能源化工等高耗能行业与绿电、绿氢、绿氧、储能、储热等有机融合，替代原料煤和燃料煤的消耗。推动多种副产氢的回收利用，加强与煤化工的耦合，部分替代煤制氢来源。原文如下：对市政协五届一次会议第002号

　　北极星氢能网获悉，近日，全球最大煤制氢PSA装置在陕西榆林清水工业园的一次开车成功。据了解，陕煤榆林化学公司年产180万吨乙二醇工程，隶属于陕煤集团“煤炭分质利用制化工新材料示范项目”，以煤为原料，采用水煤浆气化技术，经气化、变换、低温甲醇洗、PSA制氢，CO深冷分离等工艺，最终生产出乙二

　　当前，碳减排已成为全球行动，发展氢能也成为全球能源转型的重要探索，世界各国都在积极推进产业布局与技术研发。作为我国能源战略的重要组成部分，氢能未来将纳入我国终端能源体系，并与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体。近年来，在国际氢能产业示范提速换挡、新能源汽车产业快速发

　　9月19日，全球最大煤制氢变压吸附装置项目在陕西榆林正式投入运行，将有力助推我国煤炭清洁高效转化。这个煤制氢装置采用了自主研发的大型化变压吸附专利技术，以煤炭为原料，每年产氢总能力达35万吨。作为煤炭资源高效清洁利用的重要手段，该技术对我国能源安全、社会经济发展和生态环境改善意义重大

　　9月19日，全球最大煤制氢变压吸附装置项目在陕西榆林正式投入运行，将有力助推我国煤炭清洁高效转化。这个煤制氢装置采用了自主研发的大型化变压吸附专利技术，以煤炭为原料，每年产氢总能力达35万吨。作为煤炭资源高效清洁利用的重要手段，该技术对我国能源安全、社会经济发展和生态环境改善意义重大

　　1月4日，中国华能集团有限公司总经理、党组邓建玲在集团公司总部会见沈阳鼓风机集团股份有限公司、董事长戴继双。双方就进一步加强合作交换了意见。邓建玲对戴继双一行到访表示欢迎，感谢沈鼓长期以来给予华能的支持。他表示，华能与沈鼓合作基础良好，双方有着深厚的渊源与情谊。希望双

　　12月25日，国内首套“火电厂二氧化碳化学链矿化利用CCUS技术研究与示范项目”在国家能源集团国电电力大同公司成功通过168小时试运行，连续生产出优质绿色碳酸钙产品，标志着该项目正式投运。该项目采用化学链矿化CCUS专利技术，以工业固废电石渣为原料，利用以氯化铵为主要组分的专有循环介质溶液，高

　　12月26日，中国石油在松辽盆地的CCUS工业化应用取得新进展，吉林油田二氧化碳年注入量突破43万吨，实现国内最大规模注入，为变“碳”为宝再添新力。中国石油高度重视CCUS产业发展，持续深化CCUS全产业链技术研究，加大CCUS规模化工业应用专项工程建设力度，将工业二氧化碳捕集后注入地下驱油的同时，实

　　北极星碳管家网获悉，12月28日，正宁电厂百万吨级二氧化碳捕集利用与封存项目举行开工仪式。百万吨级二氧化碳捕集利用与封存研究及示范项目依托华能正宁2×1000兆瓦调峰煤电工程，采用燃烧后化学吸收二氧化碳捕集工艺路线%，二氧化碳纯

　　近日，石化机械控股子企业四机赛瓦公司自主研制的二氧化碳驱油封隔器管柱产品成功应用于中国石油CCUS重点工程——华北油田八里西潜山CCUS先导试验项目。八里西潜山CCUS先导试验项目是华北油田首个加快CCUS工业化开发和碳驱油碳埋存试验基地。项目投产后，二氧化碳注入稳定，封隔器密封效果良好，预计年

　　12月21日，集团公司一类重点项目——黄桥气田矿采处理厂迁建工程项目顺利完工并成功联动调试，标志华东石油局建成全国首个CCUS调峰中心。该项目位于江苏泰兴黄桥镇，年可回注封存二氧化碳100万吨，“十四五”期间将担起大规模二氧化碳捕集、驱油、封存调峰的责任，对提高资源利用效率、助推实现双碳目

　　12月13日清晨，陕西省榆林市定边南部山区气温已降至零下15摄氏度，而在长庆姬塬油田绿色低碳新能源综合示范基地，漫山“绿意”扑面袭来，废气二氧化碳“变身”驱油剂，“废弃”油井华丽化身“地热源”，太阳能变成“绿电”驱动采油设备运转，百亩碳汇林在晨光里更显苍翠挺拔……长庆姬塬油田绿色低碳新

　　北极星电力网获悉，为支撑碳达峰碳中和战略实施，助推制造业绿色化改造，安徽省发改委组织编制了2023年度绿色低碳领域省重大产业创新计划榜单（以下简称“计划榜单”）。详情如下：安徽发展改革委关于发布2023年度绿色低碳领域省重大产业创新计划榜单的通知各市发展改革委，有关单位：为支撑碳达峰碳中

　　12月1日，由石油化工研究院碳捕集团队自主创新研发的溶剂PC-1在格尔木炼厂顺利完成工业试验。新溶剂的吸收解吸性能大幅提升，解决了含氧烟气氛围下溶剂氧化降解与腐蚀失控导致成本上升的难题。在复杂组分气体处理量每小时5万立方米的条件下，二氧化碳纯度稳定达到99.7%以上，新溶剂运作效率较传统胺提

　　业内认为，石化行业具备进一步提高用电比例的潜力，且有望成为绿氢的重要使用者，同时也具备较大的固碳潜力，石化行业的低碳转型将为我国“双碳”目标的实现提供有力支撑。11月上旬，中石化与壳牌、宝钢股份、巴斯夫签署了合作谅解备忘录，将在华东地区共同启动国内首个开放式千万吨级CCUS项目。在碳达

　　12月5日上午8时整，位于广东省佛山市的燃煤锅炉烟气二氧化碳捕集与资源化综合利用示范项目（佛山CCUS项目）1.8万吨/年碳酸氢铵装置产出合格碳酸氢铵，标志着北京分公司佛山CCUS项目投产全流程打通，国内印染行业首个捕集与固碳综合利用的CCUS示范项目碳酸氢铵装置投产一次成功。佛山CCUS项目是广东省重

　　“当前太阳能风能正成为新型电力体系的重要的支撑，未来氢能将成为新兴能源系统的重要基石，光伏、风能、储能、氢能将共同构建整个新能源的重要组成部分。”——天合光能董事长高纪凡2022年12月19日，氢能产业高质量发展论坛暨天合元氢新品发布会隆重召开。天合光能董事长高纪凡在现场发表致辞。高纪凡

　　2022年初，国家发展改革委和国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》，首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标，具有重要意义。虽然氢能是清洁的可再生能源，在释放能

　　美国战略与国际研究中心（CSIS）发表研究报告指出，中国和印度有潜力成为清洁氢气领域的世界领导者，成为清洁氢的供应商和出口国，也作为清洁氢的主要消费国。清洁氢气有可能在应对气候危机方面发挥重要作用，它产生的能源不会产生温暖大气层的二氧化碳。另一方面，这是一种易泄漏的气体，生产成本也很

　　7月12日，以“探索‘双碳’路径风光氢储并行”为主题，由中国改革报《能源发展》周刊、中国产业发展促进会氢能分会共同举办的“第七届中国能源发展与创新论坛”在京召开。中国石化集团新星石油公司执行董事、党力强指出，在新一轮科技和产业变革中，低碳能源取代化石燃料的趋势渐渐明朗，

　　6月18日，贵州（美锦能源）六枝特区“煤-焦-氢综合利用示范项目”奠基仪式正式举行。美锦能源集团董事长姚俊良、美锦能源总经理姚俊卿等领导出席此次仪式。一个月前，美锦能源宣布与六枝政府签订《贵州（美锦能源）六枝佳顺焦化煤-焦-氢综合利用示范项目投资协议》，该项目主要是美锦能源在贵州六盘水

　　据美国油价网报道，当世界开始建设未来氢气经济的基础设施时，无碳氢气的全球贸易经济正变得越来越清晰。沙特是预计将在这个未来市场中找到重大机会的国家之一。根据利雅得一家著名研究机构最近一份报告，电解生产的绿色氢气将在2030年开始运往丹麦鹿特丹港，其价格与欧洲氢气相当有竞争力，这在一定程

　　能源转型不应局限于缓慢的努力或渐进过程，而是需要大幅度加速，其基础是现有技术的迅速升级。碳捕集利用与封存技术和生物能源技术的结合，将为净零能源系统提供可行技术方案。根据《巴黎协定》的目标，到2050年全球化石能源消费量下降须超过75%，可再生能源在全球一次能源消费量中的比例要增长到74%。

　　与可再生能源电解水制氢技术相比，通过提纯工业副产氢获取燃料氢气是现阶段更为现实和价廉的制氢方式，有利于降低氢燃料电池的运行成本。

　　未来中国二氧化碳减排重在工业，在加强煤炭清洁高效利用，应关注煤化工、煤制氢等。但在目前技术条件下，要防止盲目发展煤化工、煤制氢，要避免造成生态破坏、气候变暖等新的风险。国家应对煤化工、煤制氢等排放二氧化碳制定标准规范并严格执行。——中国工业和信息化部原部长、中国工业经济联合会会长

　　前言：目前对氢气的研究不够，自然界没有氢源，氢气是二次能源、二次制备。制氢是个老话题也是个新话题，氢气经过燃料电池转化为电，开辟了新动能、产生了新需求、也伴随着新问题，因此，需要认线日，由中国电动汽车百人会、国际氢能委员会和山东省工业和信息化厅共同