氢能简介及产业预测

氢能简介

氢气可从水、化石燃料等氢物质中提取，是重要的工业原料和二次能源。氢作为一种二次能源，具有清洁低碳、高能高效、资源丰富、应用广泛等优点，因此氢被称为“21世纪终极能源”。

我国氢能需求和供应结构预测

制氢行业主要有三条成熟的技术路线：一是化石燃料重组制氢；二是工业副产气制氢；三是电解水制氢，年制氢规模约占4%。

未来，氢源将不断从化石能源制造向清洁能源制造转变。根据中国氢能联盟的预测，到2050年，氢能在中国终端能源体系中的比重将至少达到10%，氢气需求将接近6000万吨，二氧化碳可减排约7亿吨，产业链年产值约12万亿元，中国能源结构将从传统化石能源向清洁能源转变，清洁能源电解水将成为有效的氢气供应主体。

核电电解制氢的优点分析

电解制氢的优点

传统电解制氢综合成本约3.0～4.0元/Nm³，没有价格优势。然而，电解制氢有两个主要优点，这是其他制氢方法所没有的：一是使用可再生能源电解，绿色低碳。第二，电解制氢产生的氢杂质较少。

分析核电制氢的优点

核电、风电、水电、太阳能发电均称为清洁能源发电，具有清洁低污染的优点。与其他清洁能源相比，核电主要具有以下优点：（1）风电、水电、太阳能发电等方式，虽然取之不尽，但基本上存在输出不稳定、区域影响大、对生态环境影响大等缺点。（2）从能量密度的角度来看，核电已达到500MW/km2.远高于其他类型。(3)正常情况下，除了每个换料周期进行一个月左右的换料大修外，核电在其他时间保持额定功率发电，基本不受外界影响。因此，使用清洁稳定的核电电解制氢可以满足未来氢能社会持续大量氢气需求。

核电制氢成本分析

核电厂在制氢方面具有天然优势。核电厂初始投资大，燃料成本相对较低。换料周期到来后，无论机组以前运行多少功率，都需要更换规定的部分燃料，核电厂的其他成本基本固定。因此，使用核电厂的未满电制氢成本几乎为零。

根据商用电对电解制氢氢氢气成本的分析，电价占78%。如果用核电弃电去电解制氢，氢气成本可以达到商用电电解制氢成本的6264baeb5834f_html_3a53b47cf27d6123.gif甚至更低。因此，与化石能源制氢相比，核电制氢不仅在氢气质量上具有优势，而且在价格上很有竞争力。

核电制氢市场分析

核电制氢产能分析

截至2021年9月30日，我国共有52台核电机组（不含台湾），额定装机容量为53485.95MWe；在建核电机组12台，额定装机容量13871台MWe。核电工期一般为5-6年，粗略估计到2025年核电装机容量达到6万MWe。

近十年来，我国核电平均设备利用率在80%左右，不少核电厂处于不满状态。如果我国核电装机容量的5%用于制氢，每年可生产46台.9万吨氢气。计算如下：6万万吨。MWe×5%=3000MWe=3×106kw；电解制氢耗电约为5kwh/Nm³，每小时生产的氢气：3×106kw/（5kwh/Nm³）=6×105Nm³/h；每年可生产的氢气：6×105Nm³/h×24h/d×365d/a=5.256×109Nm³/a；每公斤氢气约11公斤.2Nm³，生产量转化为吨：5：.256×109Nm³/a=4.693×105t/a。

此外，2016年国家发改委、能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》明确提出，研究基于先进核能的制氢技术，完成950年超高温气冷堆℃高温运行和核能制氢的可行性论证。目前，清华大学正在开展利用。IS大规模循环热化学法制氢研究已完成实验室制氢系统10L/h连续运行；物理研究所正在将固体氧化物电解制氢技术应用于熔盐堆。

在未来的氢能社会中，核电机组将大规模电解制氢，先进的核能将大规模制氢，核能向氢能的转化将成为氢供应结构的主体。

核电制氢厂址分析

由于地区和经济发展的不平衡，东西部地区的能源供应和能源需求存在很大的不平衡。中国所有核电运行机组均位于海南、广西、广东、福建、浙江、江苏、山东、辽宁等东部沿海地区。这些地区是中国相对发达和能源需求较大的地区，未来对氢气的需求将相对较大。更合适的方法是在能源需求较大的东部生产和消耗氢气。

海南:作为国家生态文明示范区，计划2030年禁止燃油车销售。同时，岛上没有相应规模的氢气生产企业，目前对大陆海运的需求很小；海南二期核电机组(两台百万千瓦)和小堆模块化机组(十万千瓦)的建设已经启动，岛上核电装机容量将扩大。基于以上三个原因，海南岛非常适合核电制氢。

广西:目前运核电机组防城港1/2、3/4在建。目前广西氢能布局不大，核电制氢可根据核电建设进展和氢能产业布局进展逐步考虑。

广东:目前运输核电机组有大亚湾1/2、岭澳1-4、台山1/2、阳江1-6。核电资源非常丰富，但很多机组还没有满发。而且，广东是我国氢能发展的领先地区，很多城市都出台了氢能发展规划和相应的补贴政策。广东各核电厂非常适合核电制氢。

福建:目前在运核电机组有福清1-4号、宁德1-4号、福清5/6号。这8台机组的设备利用率一直不高。同时，福建省也在考虑发展氢能产业，推进核电制氢项目，因此可以将核电制氢作为氢能产业的布局。

浙江:目前运核电机组有秦山核电机组、秦山第二核电1-4号、秦山第三核电1/2号、方家山1/2号、三门1/2号。设备利用率普遍较高。可以考虑电网发电负荷的统筹配置，集中在部分机组进行核电制氢，供应长三角氢气需求。

江苏:目前在运核电机组有田湾1-4号、5/6号在建。机组的设备利用率普遍较高。可以考虑电网发电负荷的统筹配置，集中在部分机组进行核电制氢，以满足江苏氢能发展试点地区的氢气供应。

山东:目前核电机组有海阳1-2号，在建石岛湾高温气冷堆1号。海阳1/2号机组分别于18年底和19年初商运。19年1月至6月，两台机组设备利用率较高，发电量约占全国核电总发电量的6倍.19%。石岛湾高温气冷堆为商业示范堆，装机容量为211MWe，规模相对较小。因此，山东可以建设小规模核电制氢工程，后续核电机组较多后，再扩建核电制氢机组。

结束语

由于氢气具有能量密度高、绿色清洁等特点，氢能将逐渐在全球能源系统中发挥重要作用，氢能的发展是实现氢能社会的意义。鉴于核能具有能量密度高、污染小、规模大、稳定性好等优点，非常适合大规模氢气生产的清洁能源。清洁一次能源核能与清洁二次能源氢能相结合是我国未来能源结构的重要形式，核电氢生产也将是未来氢能社会氢供应结构的主体。