氫能作為一種清潔、高效的能源形式，在我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)中扮演著不可或缺的角色，將是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分。
我國(guó)是全球氫能生產(chǎn)第一大國(guó)。根據(jù)智研咨詢(xún)統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)氫氣產(chǎn)量為3781萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)14.58%，其中，62%的制氫量來(lái)自于煤或焦炭生產(chǎn)，工業(yè)副產(chǎn)氫占比約為19%，天然氣制氫占比18.1%，電解水制氫占比僅0.9%。
雖然電解水制氫（綠氫）是未來(lái)公認(rèn)的方向，但可以看出，化石能源制氫在目前和未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍將是主流制氫方式，利用CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage，碳捕集、利用與封存）技術(shù)降低化石能源制氫的碳排放成為重點(diǎn)議題，在行業(yè)發(fā)展中起到重要的過(guò)渡作用。
本文將對(duì)化石能源制氫、CCUS技術(shù)的現(xiàn)狀和相關(guān)投資機(jī)會(huì)進(jìn)行分析探討。
化石能源制氫仍是當(dāng)下主要方式
依據(jù)生產(chǎn)方法和碳足跡的差異，氫能通常分為灰氫、藍(lán)氫與綠氫三類(lèi)。灰氫通常源自化石燃料，煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等均屬于灰氫，生產(chǎn)技術(shù)完善，成本較低，但相對(duì)地，生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放水平較高。藍(lán)氫是在灰氫生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用CCUS技術(shù)來(lái)減少碳排放，能顯著降低環(huán)境影響，同時(shí)也面臨著更高的成本。綠氫是利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行水電解制氫，從源頭上實(shí)現(xiàn)了零碳排放的目標(biāo)，是最清潔的制氫方式。
基于我國(guó)“富煤、缺油、少氣”的能源稟賦，以及綠氫成本偏高的現(xiàn)實(shí)，化石能源制氫在現(xiàn)階段仍是我國(guó)制氫的主要形式，綠氫占比則常年不足1%。
全球來(lái)看，政策催化和需求增長(zhǎng)帶動(dòng)氫氣總需求的增長(zhǎng)，化石能源制氫規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)張。根據(jù)Research Nester，2023年灰氫的行業(yè)規(guī)模超過(guò)1350億美元，預(yù)計(jì)到2036年底將達(dá)到1920億美元；2023年藍(lán)氫市場(chǎng)的行業(yè)規(guī)模為20億美元，預(yù)計(jì)到2036年底將超過(guò)80億美元。
二者相比，灰氫成本雖低但碳排放較高，不符合碳中和要求，未來(lái)在氫能結(jié)構(gòu)中的比重將逐步下降；在綠氫普及前，由灰氫向藍(lán)氫大規(guī)模過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)化石能源的碳減排，是現(xiàn)階段氫能行業(yè)最可行的辦法，從短期到中期來(lái)看也是最大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)之一。
CCUS技術(shù)成本有待下降
CCUS指的是利用碳捕集技術(shù)，將CO?從碳排放源（工業(yè)生產(chǎn)、能源利用）中分離出來(lái)，加以利用或注入地層，從而實(shí)現(xiàn)永久碳減排的過(guò)程。該技術(shù)是將灰氫轉(zhuǎn)化為藍(lán)氫的關(guān)鍵，能夠有效降低制氫環(huán)節(jié)的碳排放，因而受到業(yè)內(nèi)的持續(xù)關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示，在不同制備原料以及不同CCUS的技術(shù)水平下，藍(lán)氫相較于灰氫的碳排放能夠下降25%~60%左右，碳減排效果明顯，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是綠氫普及前較優(yōu)的制氫方式。
那么，藍(lán)氫的經(jīng)濟(jì)性目前處于何種水平？中國(guó)能建華北電力設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師田江南在接受第一財(cái)經(jīng)專(zhuān)訪時(shí)表示，藍(lán)氫的成本主要分為制氫成本和CCUS成本兩部分，其中CCUS成本主要取決于碳源，如果碳源的二氧化碳濃度較高則CCUS成本較低，反之則成本較高，如果在空氣中直接捕集二氧化碳則CCUS成本最高。
他介紹，目前灰氫成本約為8-15元/kg，利用CCUS技術(shù)獲得工業(yè)級(jí)純度二氧化碳的成本大約在500-1500元/噸，因而藍(lán)氫成本約為20-30元/kg。綜合來(lái)看，藍(lán)氫價(jià)格相對(duì)偏高，但與灰氫的差距已非遙不可及，藍(lán)氫平價(jià)的關(guān)鍵在于CCUS成本的下降。
田江南認(rèn)為，綠氫取代灰氫成為主要制氫方式需要至少10年，在碳中和大背景下，藍(lán)氫將成為這一階段的重要過(guò)渡手段，政策可能會(huì)成為促進(jìn)CCUS技術(shù)普及的催化劑?！澳壳埃{(lán)氫大規(guī)模取代灰氫主要受制于CCUS的技術(shù)成熟度和成本，以及國(guó)家對(duì)降碳工程的補(bǔ)貼強(qiáng)度。在國(guó)家碳排放雙控的政策要求下，灰氫及電網(wǎng)電制氫的占比正在逐步降低，如果能夠出臺(tái)相應(yīng)政策對(duì)由于降低碳排放而增加的CCUS成本進(jìn)行補(bǔ)貼，那么也有利于加快藍(lán)氫取代灰氫的進(jìn)程?！碧锝戏Q(chēng)。
機(jī)構(gòu)普遍對(duì)CCUS的產(chǎn)業(yè)前景持樂(lè)觀態(tài)度。根據(jù)《中國(guó)碳捕集利用與封存年度報(bào)告（2023）》的預(yù)測(cè)，中國(guó)CCUS減排需求到2025年約為2400萬(wàn)噸/年，到2060年將達(dá)到23.5億噸/年，市場(chǎng)前景廣闊。中商產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告指出，CCUS技術(shù)在2025年產(chǎn)值規(guī)模將超過(guò)200億元/年，到2050年將超過(guò)3300億元/年，按保守情形估計(jì)，2025-2050年年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到11.87%。
CCUS示范項(xiàng)目數(shù)量和規(guī)模擴(kuò)大
近年來(lái)，我國(guó)的CCUS項(xiàng)目雖以示范為主，但數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)《中國(guó)碳捕集利用與封存年度報(bào)告（2023）》指出，我國(guó)規(guī)劃和運(yùn)行CCUS示范項(xiàng)目總數(shù)接近百個(gè)，涵蓋多個(gè)行業(yè)，其中超過(guò)半數(shù)的項(xiàng)目已建成投產(chǎn)，具備二氧化碳捕集能力超過(guò)400萬(wàn)噸/年，注入能力超過(guò)200萬(wàn)噸/年。
與此同時(shí)，我國(guó)已具備大規(guī)模CCUS的工程建設(shè)能力，正在向全流程CCUS產(chǎn)業(yè)集群邁進(jìn)。截至2023年2月，中國(guó)石油（601857.SH）的11家油氣田已經(jīng)開(kāi)展了17項(xiàng)CCUS重大開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，二氧化碳年注入能力超百萬(wàn)噸，已累計(jì)埋存二氧化碳超550萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)近5000萬(wàn)棵。其中比較有代表性的吉林油田CCUS項(xiàng)目是亞洲最大的EOR（強(qiáng)化采油技術(shù)）項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2026年驅(qū)油產(chǎn)量可達(dá)21萬(wàn)噸，年注入二氧化碳量136萬(wàn)噸，效益顯著。此外國(guó)內(nèi)還有多個(gè)CCUS大型示范項(xiàng)目，多由國(guó)企投資運(yùn)營(yíng)。
綜合來(lái)看，我國(guó)CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)，規(guī)模效應(yīng)的提升也有望帶來(lái)成本的進(jìn)一步下降。
相關(guān)設(shè)備制造商或率先受益
社會(huì)對(duì)清潔能源的需求為CCUS設(shè)備生產(chǎn)廠家和工程建設(shè)企業(yè)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)會(huì)。根據(jù)二氧化碳吸收捕集方法的不同，CCUS所用到的核心設(shè)備包括吸收塔、吸附塔、再生塔、低溫分離設(shè)備、空氣分離裝置、壓縮機(jī)等，國(guó)內(nèi)多家上市公司已有布局。
遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保（600292.SH）承建的上海長(zhǎng)興島CCUS創(chuàng)新示范項(xiàng)目截至2024年1月4日運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)已超過(guò)7460小時(shí)，是國(guó)內(nèi)火電碳捕集持續(xù)運(yùn)行周期最長(zhǎng)的項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目的二氧化碳捕集效率均值為91.45%，電耗、熱耗、藥劑消耗等指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。項(xiàng)目成功投運(yùn)以來(lái)，生產(chǎn)二氧化碳近4萬(wàn)噸，碳捕集率穩(wěn)定在90%以上，產(chǎn)品純度達(dá)到99.5%以上。
蘭石重裝（603169.SH）是CCUS設(shè)備生產(chǎn)廠商，生產(chǎn)的設(shè)備主要運(yùn)用在CO?捕集及合成利用階段，比如捕集階段的吸收塔、再生塔等，以及合成利用階段的反應(yīng)器、換熱器及塔器設(shè)備等。2022年以來(lái)，蘭石重裝中標(biāo)江蘇斯?fàn)柊钍邢薰镜乃範(fàn)柊頒O?制綠色甲醇項(xiàng)目、勝幫科技股份有限公司的伊吾氫能環(huán)?？萍季G電耦合CO?捕集（CCUS）制高值化學(xué)品項(xiàng)目，以及華能隴東能源有限責(zé)任公司的百萬(wàn)噸級(jí)CCUS研究及示范項(xiàng)目，中標(biāo)總金額超過(guò)7000萬(wàn)元。
冰輪環(huán)境（000811.SZ）深耕 CCUS技術(shù)核心設(shè)備螺桿壓縮機(jī)，服務(wù)于多項(xiàng)示范項(xiàng)目，現(xiàn)已成功應(yīng)用在油田伴生氣、合成氨、沼氣提純、天然氣處理、 煙道氣及干冰生產(chǎn)的二氧化碳尾氣捕集回收中。公司2022年中標(biāo)齊魯石化-勝利油田百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目，該項(xiàng)目是我國(guó)最大的碳捕集利用與封存全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘?、?guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目，每年可減排二氧化碳100萬(wàn)噸。
冰山冷熱（000530.SZ）在CCUS領(lǐng)域積極布局，提供包括CO?增壓機(jī)組、CO?制冷機(jī)組及液化設(shè)備在內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備。公司已為客戶(hù)配套完成多個(gè)項(xiàng)目，包括在河北成功產(chǎn)出食品級(jí)液體CO?，并在新疆、內(nèi)蒙古等地交付多晶硅項(xiàng)目。此外，冰山冷熱還簽訂了廣東、山東、新疆、江蘇等地的多個(gè)CCUS項(xiàng)目。
