基于源-网-荷-储的氢能管网规划

中国石化基于源-网-荷-储的氢能管网规划公众号·烃资源评价加工与利用03全国氢能源网荷储分析04全国氢能管网布局规划05展望与建议一、碳中和战略中的氢能定位碳中和实施逻辑碳中和必须经过广泛而深刻的社会系统性变革方能实现。需要建设节能增效社会降低碳排基数，需要新型电力系统建设作为保障能源安全的重要举措，需要氢能作为消费端减排的重要抓手。三端发力能源系统的电气化碳捕集，利用能源系统的电气化新型电力系统氢能新型电力系统氢能降低能源需求的节能增效行为改变节能增效众号中国右油化工集团有限公司加工一、碳中和战略中的氢能定位》氢能作用与定位氢能作为可再生能源载体和零碳、无污染的优质原料和燃料的多重属性，在能源供给侧和消费侧转型中可发挥重要作用。氢能是终端电气化的重要补充，是未来能源体系的重要组成部分。肥交通运输肥交通运输合成说料可再生能能源滑费圆能源供侧能源滑费圆,能力交富余可两生电力制，平径就近消纳和有效利用生能源的附地过大规模积化石能源或数月现的季诉峰).储运基础设施一、碳中和战略中的氢能定位目前，全球已有20多个国家和地区制定或更新了国家层面的氢能发展战略和路线图，有30■大洋洲■北美渊■拉丁美洲氢能源项目分布统计图世界主要国家/地区氢能战略与计划中国石化中国石化中国石油化工集团有限公司一、碳中和战略中的氢能定位各国发展氢能的驱动力包括支撑深度脱碳、实现经济增长和保障能源安全三个方面。脱碳成为当前全球氢能发展的第一驱动力，氢能在助推经济增长方面将发挥重要作用，对于部分国家而言，发展氢能有利于保障国家能源安全。驱动力代表国家德国、法国、英国、荷兰韩国、澳大利亚、俄罗斯日本模式特点欧洲各国将氢能视为深度脱碳实现清洁能源的重要载体，结合可再生能源制氢进行多场景示范应用，以能源结构清洁化转型、产业脱碳为核心目的。通过技术出口或者氢资源出口，以打造新经济增长极为目标，打造氢能产业集群。油、煤炭等化石资源。发展概括应对气候变化为主快速推进项目示范培育经济增长点保障能源安全与技术优势资料来源：《全球主要国家氢能发展战略分析》中国石化中国石化中国氢能战略规划顶层设计2022年3月，国家发改委、能源局发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,提出氢能战略定位、发展目标和发展任务。组成部分产业重点发展方向地级市发布地方氢能产业规划政策，对制氢规模、燃料电池车数量、示范项目布局提出明确目标。措施(试行)的通知丙舍自治区人民政府办公于印发自治区“十四五”能源发展规划的通知大中1)大中1)一、碳中和战略中的氢能定位》中国氢能产业链蓬勃发展·京津冀、上海、广东、河北、河南燃料电池汽车示范城市群应用推广，形成“3+2”新格局。·制储输加用全产业链规模以上工业企业超300家，分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等。·超过三分之一的央企布局氢产业链，取得一批技术研发和示范应用的成果。·中国石化将氢能作为公司新能源发展的核心业务，提出打造“中国第一氢能公司”的战略目标。国家能源集团中国石中国华电中国华电国家电投中国中车中国中国-泛CSSCCSSC中国的团有限公中国石化中国右油化工集团有限公司加工中国石化伴随深度脱碳需求增加和以绿氢为主的清洁低碳氢经济性的提升，氢能将在工业、交通、·氢能消费从2022年的3350万吨增·氢能消费从2022年的3350万吨增至2060年近8600万吨。·产业规模将从2022年的4600亿元增至4.6万亿元。·对我国2060年前实现碳中和目标的03全国氢能源网荷储分析04全国氢能管网布局规划05展望与建议》发展战略指导原则效，坚持合作开放原则，确保中国石化氢能产业高质量发展。01坚持绿氢方向02坚特创新发展03坚特产业引领04坚持融合创效05坚持合作开放二、中国石化氢能发展战略布局》中国石化氢能战略发展思路氢气生产氢能储运氢能利用-氢能交通中国石化中国石化二、中国石化氢能发展战略布局中国石化牵头成立氢能产业链建设专家咨询委员会，打造原创技术策源地、核心链环建设，实现“政产学研用创新链横向联动、制储运用加技术链纵向贯通”,集聚全产业链智慧力量，中国石油化工集团有限公司二、中国石化氢能发展战略布局供氢中心建设：供氢中心建设：在燃料电池示范城市群区域，依托中国石化炼厂工业副产氢建设高纯氢装置，在北京、天津、广州、上海、海南等地已建成11个氢燃料电池供氢中心。电解制氢技术自主开发：电解制氢技术自主开发：2022年12月，首套自主研发的兆瓦级质子交换膜(PEM)电解水制氢装置实现工业应用，自主开发阴级、阳极催化剂和膜电极，最大产氢量达250标方/小时。11公众号中国石油化工集团有限公司公众号二、中国石化氢能发展战略布局●建成巴陵-长岭、济源-洛阳、金陵-扬子等3条氢气管线，已实现长周期安稳运营。管径巴陵-长岭金陵-扬子济源-洛阳●储氢井、短管道输氢等储运示范●开展乌兰察布至京津冀氢气长输管道建设前期技术研究、方案设计和标准编制等工作。66二、中国石化氢能发展战略布局围绕五大燃料电池示范城市群，累计建成加氢站128座。2023年氢气加注量占全国的40%二、中国石化氢能发展战略布局》制氢加氢一体站积极打造低成本加氢站示范样本。2023年2月，全国首个甲醇制氢加氢一体站在中石化大连盛港站投入运营。2023年12月，全国首座商业化分布式氨分解制氢、加氢一体站在中石化广西石油南宁振兴加能站试投产。众号三、全国氢能源网荷储分析我国氢气制取现状目前氢气的生产方式分为化石燃料制氢(灰氢)、工业副产制氢(蓝氢)和电解水制氢(绿氢)。根据中国煤炭工业协会数据，2022年我国氢气产量达3781万吨，同比增长15%。其中，煤制氢占我国氢能产量的62%,天然气制氢占比19%,而电解水制氢受制于技术和高成本，占比仅约2%。根据初步统计2023年我国氢气产量突破4000万吨。全球来看，化石能源也是最主要的制氢方式，根据IEA数据，天然气制氢占比62%,煤制氢占比19%。电解水制2022年全球制氢结构2022年全球制氢结构中国石油化工集团有限公司三、全国氢能源网荷储分析化石燃料制氢+工业副产氢化石燃料制氢+工业副产氢主要企业包括包钢焦化、神华包头煤化工、华信煤焦化、乌海化工、鸿达兴业等石燃料制氢为辅主要企业包括山东齐鲁石化、青岛炼焦化煤气制氢主要企业包括美锦氢能生产区域分布(万吨)400+内蒙300+新疆100+江苏工业副产氢主要企业包括国家能源吾疆纳新材料、宝钢集我国氢气制取分布炼化、焦化等工业发达地区。根据统计数据，产量超过400万吨的省份有内蒙和山东，产量超过300万吨的省份有新疆、陕西和山西，产量超过200万吨的省份有宁夏、河南和河北，产量超过100万吨的省份有江苏、安徽、四川、辽宁和湖我国氢气制取分布灰氢、蓝氢的生产和使用主要聚集于企业或中国石化三、全国氢能源网荷储分析蓝蓝氢：近期主要满足工业需求(化石制互为补充直至完全替代。中国石化中国氢气供给结构预测来源：《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,中国氡能联盟我国可再生资源分布情况1400kWh/m²,太阳能资源丰富。结合风光等可再生资源的分布情况和水资源约束，未来绿氢生产主要在我国“三全国平均风速分布图全国水平面光照强度分布图三、全国氢能源网荷储分析我国绿氢产能分析截至2023年12月，国内共有40余个项三、全国氢能源网荷储分析我国氢气产量预测预测，在2035年级2060年我国氢气生产总量分别可达4500万吨和8600万吨，其中绿氢产量分别为1990万吨和7300万吨，绿氢逐步成为氢气供应中的主体。生产总量其中：灰氢蓝氢0绿氢中国石化万吨■绿氢■灰氢2060年2025年2030年2035年2060年三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求现状氢能作为二次能源，在重工业、交通、建筑、电力行业中均有不同的应用场景，其中最主要的用途包括燃料用氢、原料用氢等。我国是全球最大的氢气消费国，2023年需求量约3350万吨，占全球的30%。目前氢能应用仍处于起步阶段，氢能的成本较高，使用范围较窄。我国氢气应用领域以工业领域为主，56%的氢气被用于化工合成，9%用于炼油，16%作为尾气直接燃烧。其他19%合成氨37%中国28,30%合成氨37%直接燃烧16%美国13,14%炼油%炼油%2023年全球氢气需求地区分布2023年全球氢气需求地区分布单位：百万吨(Mt),%*注：部分未达到工业标准或无法有效储存的氢直接作为尾气燃烧，因此目前氢能产量大于需求量中国石油化集团有限公司s国石华s国石华三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求区域分析中国石化中国石油化工集团有限公司中国石化三、全国氢能源网荷储分析我国氢能总体需求预测根据中国氢能联盟的预计，到2025年，中国氢气需求量将达到3800万吨，2035年达4000万吨，在能源体系中占比5%。到2050年氢能将在中国能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6000万吨。2060年碳中和目标实现时，氢气需求量将达8600万吨。2060年我国氢能应用领域中国石化中国石化三、全国氢能源网荷储分析序号用氢项目炼化产能(万吨/年)序号用氢项目炼化产能(万吨/年)(万吨/年)123中石化天津石化4中石化齐鲁石化5678中石油华北石化9中石油大连石化青岛炼油中石化大庆炼化公司中石化胜利油田分公司中国石油华北石化公司中石化扬子石化中石油大庆石化中石油辽阳石化中石油锦州石化中石油吉林石化中石化上海石化中石化金陵石化中石化高桥石化中石油抚顺石化大连西太平洋石油化工公司增。经预测，到2025年工业用氢需求约2450万吨，到号NooeNooe三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测*冶金2022年12月，河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通，标志着我经预测，预计到2025年国内氢冶金氢气需求约为150万吨；到2035年，需求量约为300万吨。河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程外景中国石化序号用氢项目钢行业主要炼钢产能指标(2宝山钢铁股份有限公司上海、南京、广东山东省济南市莱芜钢铁集团有限公司3鞍山钢铁集团有限公司辽宁45中天钢铁集团有限公司6本钢集团有限公司辽宁本溪市7湖南华菱钢铁股份有限公司8山西建龙实业有限公司山西省运城市9河钢集团唐钢公司马钢(集团)控股有限公司安徽马鞍山市首钢京唐钢铁联合有限责任公司首钢京唐钢铁联合有限责任公司邯郸钢铁集团有限责任公司河钢集团邯钢公司河北普阳钢铁有限公司江苏沙钢集团有限公司日照钢铁控股集团山东省日照市湘潭钢铁集团有限公司建龙西林钢铁有限公司黑龙江省伊春市中国石油化工集团有限公司从三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测*交通郑州城市示范群转色优协：字通客车大型车企:郑州城市示范群转色优协：字通客车大型车企:·>5000M感料电池汽车广东城市示范群特色优外产业编相时完壁:·>200加站·10000W燃料电地汽车·<35元Ag用氧成本汽车数量(辆)数量(座)>5300w料电池汽·>49雍加氧站(新建)·200万响破减山、保定、淄博、滨州群群佛山、广东、深圳、珠海、东莞、中山、阳江、云浮、福州、群张家口、雄安、保定、定州、辛集、邯郸、唐山、秦皇岛、上海奉贤、郑州、淄博、聊城、乌海、厦门群封、焦作、上海(喜定、奉贤、临港)烟台、淄博、滩坊中国石油化工集团有限公司中国石油化工集团有限公司中国石化三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测*交通达到500万辆，2060年碳达峰时达到1100万辆，其中中重卡750万辆，占比约65%,乘用车165万辆，占比约万辆万辆0.0f0.0f02025年2030年2035年2050年2060年02022年■交通用氢需求(亿吨)一一交通用氢占比2025-2060年我国交通用氢需求及占比*注：交通用氢数据来源中国氢能联盟。2025年2022年■交通用氢需求(亿吨)一一交通用氢占比2025-2060年我国交通用氢需求及占比*注：交通用氢数据来源中国氢能联盟。三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测我国氢能需求预测氢能可通过燃料电池或燃气轮机(纯氢气或氢气与天然气混合气)进行发电，“氢储能+固定式燃料电站”模式有据预测，到2060年，氢气用量中电力领域占比5%左1000万吨。中国石化现有燃气轮机产品中可接受的氢气比例南方电网广东广州供电局研制的氢能应急电源车中国石油化工集团有限公司三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测建筑用能我国氢能需求预测据挪威DNV预测，2030年后，纯氢在建筑中的使用有总需求中约占比3-4%。张家口市天然气掺氢入户应用示范现场英国首个掺氢试点HyDeploy项目我国氢能需求预测*储能——氢储能有望成为绿氢需求的重要组成部分2018年2019年2020年2021年2022年2018-2022年全国弃风弃光率负荷电(a)传统电池储能系统负荷用水了不统边界物料流(b)氧储能系统压缩机氧电量流两种类型储能模型的结构系统图片来源：高源刘学智《基于氢储能的可再生能源系统协同规划方法》中国石化中国石化三、全国氢能源网荷储分析我国氢能需求预测经预测，在2035年级2060年我国氢气生产总量分别可达4000万吨和8600万吨，其中近期以炼化原料为全国氢气需求预测情况需求总量炼油、化工交通冶金其他冶金全国氢气需求分结构预测情况中国石油化工集团有限公司中国石油化工集团有限公司三、全国氢能源网荷储分析氢气制备成本对比分析无碳价影响下氢能制备成本分析2022年我国氢气产量约3700万吨。从供给结构来看，目前我国氢气供给仍然以化石能源制氢为主。√化石能源制氢主要包括以煤、天然气为原料的化学重整制氢，目前技术十分成熟，应用广泛。煤制氢和天然气制氢易受主要原材料价格波动影响，我国煤炭产量较为充足，天然气对外依存度较高，我国大部分地区煤制氢更易于具备规模经济性。√工业副产制氢指将富含氢气的工业尾气通过变压吸附等技术将其中的氢气分离提纯的制氢方式。我国现有工业副产氢产能规模大，成为氢能绿色化过渡方案的可行性较高。√电解水制氢目前主要的四种技术分别是碱性电解水(ALK)、质子交换膜电解水(PEM)、固体氧化物电解水(SOE)和阴离子交换膜电解水(AEM),其中碱性电解水制氢是国内现阶段电解水制氢路线中最具经济性的。地区原料价格(低)原料价格(高)13.70元/kg13.70元/kg1.67元/立方米2.74元/立方米13.65元/kg22.40元/kg电解水(可再生能源)电价：0.13元/kWh电价：0.5元/kWh27.7元/kg中国右涵化集团有限公司加三、全国氢能源网荷储分析氢气制备成本对比分析有碳价影响下氢能制备成本分析鉴于CCUS技术仍然面临着高风险、高成本、高耗能的挑战，商业化应用尚需时间，同时绿氢制备也处于起煤制氢天然气制氢煤制氢天然气制氢■煤制氢成本为10元/kg,碳价每增加100元/tCO₂煤制氢的成本增加约2元25/kg,结合CCUS技术后成本增加约2元。20■碳价低于300/t时，煤制氢成本最低，煤制氢+CCUS次之，均低于绿电制150■天然气制氢成本为17元/kg,碳价每增加100元/tCO₂,天然气制氢的成本增加约1元/kg。■碳价高于200/t时，部分天然气制氢项目成本将高于天然气制氢+CCUS;■考虑光伏和陆上风电度电成本快速下降，2030年绿电制氢成本已完全低于10天然气制氢成本；随着碳价的升高，绿电制氢的成本优势将进一步凸显。00三、全国氢能源网荷储分析氢气制备成本对比分析有碳价影响下氢能制备成本分析如果对制氢环节实施碳价格，将增加灰氢和蓝氢成本。碳价每增加100元/吨CO₂,煤制氢成本将增加1-2.5元/kg,天然气制氢成本将增加0.8-1.6元/kg。2030年，当碳价高于500元/tCO₂时，各制氢成本之间存在如下关系：绿氢<煤制氢+CCUS<蓝氢<灰氢。三、全国氢能源网荷储分析我国绿氢供需平衡分析结合各地近远期绿氢产能规划，2025年我国绿氢产能约200万吨，2035年我国绿氢产能增长至约1990万根据各行业氢能总需求及绿氢占比测算，2025年我国绿氢需求约240万吨，2035年我国绿氢需求增长至约1600万吨。通过供需平衡，2025年我国绿氢市场仍呈现出供小于求的市场格局，到2035年绿氢产能规模进一步提升，可满足国内绿氢市场需求。由于绿氢供应与需求之间的区域不匹配，需结合制端、用端分布情况及建设进度提前规划布局氢能输送通道。绿氢产能(万吨)2025年2035年内蒙古4吉林8绿氢需求(万吨)2025年2035年炼油、化工交通冶金总需求绿氢占比绿氢需求*注：绿氢需求在总需求中占比与绿氢生产占比保持一致。中国石化中国石化03全国氢能源网荷储分析04全国氢能管网布局规划05展望与建议(一)氢能资源供需匹配基于我国氢能源网荷储分析，我国风、光资源主要集中于北、西部一带，是未来可再生能源制氢的主要区域，同时，海上风电、核能也将是可再生能源制氢的潜在途径。华北、华东、东南沿海是我国人口、工业密集区，是未来工业深度脱碳、氢能源交通替代的先行区域，是氢能资源输送的主要目的地。总的来看，我国氢能资源将呈现出西氢东送、北氢南输、海氢上岸的总体趋势。中国石化十中国核电站分布“十四五”规划中国石油化工集团有限公司(二)氢能管道规划布局方向1、西氢东送,联通区内重要绿氢生产基地和化SINOPEC