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摘要：“双碳”目标的背景为氢能产业的发展提供了重大机遇。现阶段的制氢技术生产三种类型的氢气，分别为灰氢、蓝氢与绿氢。本文通过采用SWOT分析法（又称态势分析法），结合中原油田的优势、劣势、机遇与威胁，对比分析三种氢气的制取方式与成本，指出中原油田制氢技术未来的发展应以制取绿氢与蓝氢为主。

关键词：中原油田；制氢技术；绿氢；蓝氢；灰氢

引言

“双碳”目标明确了中国在实现全球绿色低碳转型中自发贡献的大国责任，其具体内涵为：中国力图在2030年前实现二氧化碳排放达峰，在2060年前实现碳中和。石油石化行业作为高能耗高排放行业之一，面临“双碳”目标，责任任务艰巨。要想成为实现“双碳”目标的主力军，石油石化行业势必面临转型。近年来，中国石化大力推动能源绿色低碳转型，将氢能作为新能源核心业务推进，着力打造中国第一氢能公司[1]。

氢气是一种绿色、无碳能源，在实现全球“碳达峰”、“碳中和”目标中发挥着重要的作用。目前全球生产的氢气96%来自化石能源[2]，生产的氢气主要是灰氢、蓝氢和绿氢。其中，蓝氢和绿氢属于低碳氢，绿氢是利用可再生能源通过电解制成的，蓝氢是由天然气（或煤炭）制成的，并伴随相关的碳排放、捕获和储存。绿氢生产基本可以实现全生命周期意义上的低碳化，但是生产技术成本较高。

本文通过采用SWOT分析法（又称态势分析法），结合中原油田的优势、劣势、机遇与威胁，对比分析灰氢、蓝氢、绿氢的制取方式与成本，以期探索出适合中原油田制氢技术发展的新方向。

1 SWOT分析模型

SWOT分析法又称为优劣势分析法或者态势分析法，用来确定企业的优势（strength）、劣势（weakness）、机遇（opportunity）与威胁（threat），以此统筹企业内外部的资源与优势，从而帮助企业根据自身定位做出合理决策。根据中原油田现阶段的内外现状，本文建立SWOT模型，见图1。

2制氢技术与经济成本对比

目前，在三种氢气的生产中，国内煤制氢（灰氢）的成本最低，普遍低于11元/Kg H2，但碳排放量最高。灰氢通常是焦炉煤气、氯碱尾气的副产气，生产1 kg的灰氢伴有5.5～ 11.0 kg的CO2产生[3]。也就是说，灰氢虽然制取成本较低，但是不符合全球“碳达峰”、“碳中和”目标的需求，不太可能成为未来制氢技术生产氢气的发展方向。

制氢技术生产低碳氢是全球实现“碳达峰”、“碳中和”目标的大势所趋，而低碳氢不仅包含绿氢，蓝氢也是其重要的补充。《世界能源展望》（2023年版）假设了三种情景，分别是“净零情景”（Net Zero）、“快速转型情景”（Accelerated）、与“新动力情景”（New Momentum），其中“净零情景”和“快速转型情景”与政府间气候变化专门委员会（IPCC）假设的“符合巴黎协定”情景基本吻合。“净零情景”和“快速转型情景”预测，到2030年，绿氢将占低碳氢的60%左右；到2050年，这一比例将增加到65%左右。剩余的氢大部分由蓝氢提供，还有少量由生物能源与碳捕获和储存（BECCS）相结合产生。这两种情景认为，蓝氢是绿氢供应的重要补充，在某些地区是一种成本较低的替代方案，并提供稳定的低碳氢供应来源。

蓝氢的制取主要有天然气制氢与甲醇制氢两种方式。蓝氢的制取过程中伴随着碳捕捉、封存（CCS）技术，但因CCS技术成本较高，导致蓝氢成本偏高[2]。在天然气制氢方式中，主要是通过蒸汽甲烷转化（SMR）的方式制氢。张微[3]预测，考虑到天然气的价格与劳动力等因素的成本，目前蓝氢的价格在1.50-3.50美元/Kg，根据目前的汇率换算估算（本文按照1美元=7人民币估算），目前蓝氢的价格在10.5-24.5元/Kg。伴随着工艺设计的变化，预计蓝氢的成本在未来几年将会进一步下降，到2030年蓝氢的成本预计在1.25-3.00美元/Kg，即8.75-21元/Kg。对于甲醇制氢而言，蒋珊[2]预计，在不考虑碳价和CCS技术的前提下，甲醇制氢的成本已经在21元/Kg。

绿氢目前的制取方式主要是通过碱性电解槽制氢、质子交换膜（PEM）水电解制氢、离子交换膜（AEM）水电解制氢与固体氧化物水电解制氢等方式。绿氢的制取过程中不排放碳，可以实现“零碳”排放。但是，从全生命周期的角度来看，绿氢也并非是完美的“零碳”能源。目前绿氢的制取方式依赖于电，而电的转化过程中伴随碳的产生，如电解水所用的电多依赖于化石燃料。因此，电解制氢的电力来源势必要向非化石燃料转换，如水电、风电、太阳能发电以及核电等。电解水制氢目前阶段的成本较高，目前生产成本在18-35元/Kg H2，其中电力的成本就占据了60%-70%[4]。由于目前阶段电解水制氢的大部分成本来自于电力，蒋珊[2]认为若光伏与风电成本降至0.1元/KWh和0.15元/KWh，制氢成本也会相应降低，可低至9元/Kg H2和12元/Kg H2。

3结论

通过前文分析，本文认为，中原油田制氢技术未来应该向制取绿氢与蓝氢的方向发展。

1）中原油田自身有发展制取绿氢技术的优势条件。中原油田可以利用其丰富的风能、太阳能等可再生资源扩展光伏与风电建设，为电解水制氢技术提供“绿电”来源，并且降低用电成本。与此同时，中原油田需要在继续攻关制取低成本绿氢技术上下功夫，从而实现扩大绿氢产业规模的目的。

2）中原油田应当把制取蓝氢技术列入到制氢技术的发展中来。蓝氢的制取成本相对较低，且中原油田可利用自身优势，以自身生产的天然气为原料制取蓝氢；并且在蓝氢制取过程中，成本较高的碳捕捉、封存（CCS）技术，也会伴随技术的升级，成本降低。根据《世界能源展望》的预测，到2050年，绿氢将占低碳氢的65%左右，剩余的氢大部分由蓝氢提供。因此，中原油田应当顺应这一发展势头，跟着时代的大潮向前走。

参考文献

[1] 杨敏， 杨岭敏. 中国石化质子交换膜电解水制氢示范项目平稳运行[N]. 中国石化报， 2023-03-13 （008）.

[2] 蒋珊. 绿氢制取成本预测及与灰氢、蓝氢对比[J].石油石化绿色低碳，2022，7（2）：6-11.

[3] 张微. 制氢技术进展及经济性分析[J].当代石油石化，2022，30（7）：31-36.

[4] 陈宇， 张小玉， 张荣沛. 中国氢能产业链现状及前景展望[J]. 新型工业化， 2021， 11（4）： 176-182.