隨著氫能產(chǎn)業(yè)的逐漸規(guī)模化，氫能的制取和利用也在加速提升。從今年開始，制氫產(chǎn)業(yè)鏈加速融合，各企業(yè)紛紛入局氫能，開發(fā)制氫方式。理想的制氫方式是利用化石能源制氫或者可再生能源制氫，如核電制氫或光伏制氫、風(fēng)電制氫、電解水制氫。在工業(yè)生產(chǎn)上，我國目前占據(jù)主要地位的仍然是化石原料制氫。但造成的碳排放污染也是不可小覷的，我國目前面臨著“碳達(dá)峰、碳中和”的減排目標(biāo)，減碳任務(wù)十分艱巨，加速減碳需從源頭做起。

理想的制氫方式：天然氣制氫

根據(jù)我國煤田地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，全國煤炭資源累計(jì)探明儲(chǔ)量為2.01萬億噸，資源保有量為1.95萬億噸，我國煤制氫潛力約為24.38億噸。總體來看，我國煤炭、天然氣（包括非常規(guī)天然氣）資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
全球范圍內(nèi)氫氣產(chǎn)量有50%左右來自于天然氣制氫，從我國未來10年內(nèi)制氫的發(fā)展趨勢(shì)來看，伴隨氫能產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)上下游同步發(fā)力，天然氣制氫將進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段，尤其是在我國逐步建成天然氣管網(wǎng)后，天然氣制氫將更加迅猛發(fā)展。

與煤制氫裝置相比，天然氣制氫投資低、CO2排放量、耗水量小、氫氣產(chǎn)率高，是化石原料制氫路線中絕佳的制氫方式。然而，我國化石資源稟賦特點(diǎn)是“富煤缺油少氣”，我國原油對(duì)外依存度已經(jīng)超過 70.5%，天然氣對(duì)外依存度已經(jīng)超過40%，在此能源供給現(xiàn)狀的大背景下，采用基于石油資源的重油制氫已經(jīng)不具經(jīng)濟(jì)性，實(shí)際生產(chǎn)中也很少采用；采用天然氣制氫更存在氣源供應(yīng)無法保障、天然氣價(jià)格高的現(xiàn)實(shí)問題。從長遠(yuǎn)來看，由于我國非常規(guī)天然氣資源（頁巖氣、煤層氣、可燃冰等）十分豐富，隨著未來非常規(guī)天然氣開采技術(shù)進(jìn)步、開采成本降低，必將迎來天然氣大發(fā)展的時(shí)期，屆時(shí)采用天然氣制氫預(yù)計(jì)要比煤制氫更具優(yōu)勢(shì)。

隨著化石能源消費(fèi)在部分發(fā)達(dá)國家已達(dá)峰值及發(fā)展中國家非化石能源消費(fèi)推廣力度加大，技術(shù)進(jìn)步將進(jìn)一步助力油氣勘探開發(fā)及儲(chǔ)運(yùn)效率提升，繼而使得低價(jià)油氣供應(yīng)成為可能。全球油氣資源豐富，非常規(guī)油氣及深層、深海油氣勘探開發(fā)正在成為未來石油公司上游主要發(fā)展方向。一旦在這些領(lǐng)域取得突破，對(duì)氫氣供應(yīng)的最直接影響就是以石油天然氣為原料的制氫成本下降。從目前各咨詢機(jī)構(gòu)及石油公司的判斷看，預(yù)計(jì)2030年前后全球天然氣制氫技術(shù)有可能商業(yè)化，成本大幅下降。


亟待解決的難題：天然氣制氫成本與技術(shù)突破
天然氣的主要加工過程包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整和芳烴生產(chǎn)。同時(shí)，包括天然氣開采、集輸和凈化。在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下，天然氣中烷烴和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過費(fèi)鍋換熱、進(jìn)入變換爐使CO變換成H2和CO2。再經(jīng)過換熱、冷凝、汽水分離，通過程序控制將氣體依序通過裝有三種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附(PSA)升壓吸附N2、CO、CH4、CO2提取產(chǎn)品氫氣。降壓解析放出雜質(zhì)并使吸附劑得到再生。

天然氣水蒸汽重整制氫需吸收大量的熱，制氫過程能耗高，燃料成本占生產(chǎn)成本的50-70%。遼河油田在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，在油氣集輸企業(yè)建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置，考慮到氫在煉廠和未來能源領(lǐng)域的應(yīng)用，天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)不能滿足未能滿足大規(guī)模制氫的要求。因此研究和開發(fā)更為先進(jìn)的天然氣制氫新工藝技術(shù)是解決廉價(jià)氫源的重要保證，新工藝技術(shù)應(yīng)在降低生產(chǎn)裝置投資和減少生產(chǎn)成本方面盡力突破。

天然氣制氫成本主要由天然氣、燃料氣和制造成本構(gòu)成，其中天然氣價(jià)格是最主要因素，占73.4%。燃料氣是成本的第二因素，占比達(dá)13.7%。未來我國在生產(chǎn)成本上若能大幅下降，天然氣制氫或?qū)⒊蔀橹茪涔に囍髁鳌?br />

圖片來源：《石油煉制與化工》


有利的結(jié)合：天然氣與氫氣的“不謀而合”

天然氣是現(xiàn)階段及未來一個(gè)時(shí)期的重要低碳能源，是支撐我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要能源選擇，而氫能是我國推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、持續(xù)實(shí)現(xiàn)能源高級(jí)化的重要發(fā)展目標(biāo)。作為十分清潔的二次能源，越來越多的可再生能源將氫能作為一個(gè)儲(chǔ)能媒介。在發(fā)電領(lǐng)域，天然氣發(fā)電和氫儲(chǔ)能發(fā)電是支撐新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定的兩種調(diào)峰電力形式?？稍偕茉吹牟淮_定性催生了氫儲(chǔ)能，同時(shí)也加快了氫能的產(chǎn)業(yè)塑造。棄風(fēng)、棄水、棄光上利用天然氣和氫氣將會(huì)大大增加能源的儲(chǔ)存和利用。

如今，能源領(lǐng)域越來越多的投資者、管理決策者將目光轉(zhuǎn)向依靠天然氣管道輸氫。隨著氫能項(xiàng)目的逐步落地和技術(shù)研發(fā)的逐步突破，國內(nèi)企業(yè)與外企合作的項(xiàng)目也持續(xù)增多，國內(nèi)市場(chǎng)開發(fā)、外資入局，逐漸從零散化走向規(guī)模化。整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展將更加有序，減碳目標(biāo)也將早日達(dá)成。

值得注意的現(xiàn)實(shí)問題是，我國國內(nèi)目前天然氣資源匱乏，大多依賴于進(jìn)口。國內(nèi)主流的工業(yè)制氫方式仍然是煤制氫，天然氣制氫之路仍然需要契機(jī)。降本和技術(shù)突破也是天然氣制氫的兩大關(guān)卡，終點(diǎn)沒有盡頭，氫能發(fā)展將會(huì)走向商業(yè)化。我國的氫能市場(chǎng)擁有著巨大潛力，充分利用市場(chǎng)，借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建清潔低碳、清潔高效的現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)真正的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。