科普｜揭秘氢能产业链的环节——天然气制氢成本怎么算？

发布时间：2025-03-13 23:38:52

天然气制氢技术主要包括天然气蒸汽转化制备转化气和变压吸附（PSA）提纯氢气（H₂）两个关键步骤。

首先，经过压缩和脱硫处理的天然气与水蒸汽混合，在镍基催化剂的催化作用下，于750至850℃的温度范围内进行反应，将天然气转化为主要含有氢气（H₂）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO₂）的转化气。

随后，通过水煤气变换反应将转化气中的CO转化为额外的H₂，形成变换气。利用变压吸附（PSA）技术对转化气或变换气进行处理，从而获得高纯度的氢气（H₂）。

根据天然气制氢的流程，我们可以对天然气制氢成本类别进行划分。

氢气的生产过程中，以天然气作为原料的成本构成相当复杂。天然气自身的成本占据了总成本的主导地位，大约为73.4%。燃料气的消耗在总成本中所占比例为13.7%。若将项目总投资中70%的融资成本纳入考量，则制造成本与相应的财务费用将共同构成总成本的9.3%。此外，除燃料气外的其他能源消耗，例如电力等，约占总成本的2.4%，而维护、管理等其他杂项费用则占1.2%。

在氢气的生产过程中，以天然气作为原料的成本构成相当复杂。天然气自身的成本占据了总成本的主导地位，大约为73.4%。燃料气的消耗在总成本中所占比例为13.7%。

若将项目总投资中70%的融资成本纳入考量，则制造成本与相应的财务费用将共同构成总成本的9.3%。

此外，除燃料气外的其他能源消耗，例如电力等，约占总成本的2.4%，而维护、管理等其他杂项费用则占1.2%。

天然气制氢作为一种较为成熟的制氢技术，其成本构成及影响因素备受关注。通过对天然气制氢成本的敏感度分析，能清晰洞察各因素变动对总成本的作用程度，为产业优化及决策提供有力依据。

原料成本：天然气作为制氢的原料，其价格波动对总成本影响明显。据相关研究，天然气价格每上涨 10%，制氢成本约提升 15% - 20%。例如，在一些天然气资源匮乏地区，需依赖长距离运输或进口，高昂的气源成本极大压缩了制氢企业利润空间。相反，拥有丰富天然气资源或稳定气源供应合同的地区，制氢成本则相对可控。

设备投资成本：制氢装置的建设投资是前期成本的重要部分。先进高效的制氢设备虽初期投入大，但从长期运营看，能降低单位制氢成本。如采用新型转化炉、优化净化工艺等设备升级，可提高氢气产率、降低能耗。敏感度分析显示，设备投资每增加 10%，若能带来 15% 以上的生产效率提升，长期制氢成本有望下降 5% - 10%。

运营成本：包括电力消耗、催化剂更换、人工维护等费用。其中，电力成本与地区电价政策紧密相关，电价上涨 10%，制氢运营成本约增加 8% - 10%。而催化剂的使用寿命及更换频率，对成本影响也不容小觑。质优催化剂虽价格高，但可延长更换周期、提高反应效率，降低综合运营成本。

关键发现：天然气价格波动±10%，氢气成本变动±7.5%，规模每扩大一倍，单位能耗降低8-12%，采用CCUS技术可使边际成本增加约15-20%

天然气制氢降本途径：降本途径主要包括优化天然气采购策略、提高设备效率和采用先进的制氢技术。

原料替代：富氢天然气掺混及低成本工业尾气等替代原料的应用，可以有效降低原料成本。此外，随着技术的不断进步，通过改进制氢工艺和提升能源回收率，也能减少能耗。例如，利用余热发电和实施整体能源优化，能够降低电力消耗，进一步减少运营成本。

技术创新：新型催化剂（活性提升30%）。及高效转化炉（能效提高40%）的研发应用，使得制氢效率大幅提升，有效降低了单位氢气成本。同时，规模化生产能进一步优化资源分配，减少浪费，通过规模效应降低固定成本占比。

能源耦合：与风电/光伏配套的灵活制氢系统。能实现能源的互补利用，尤其在可再生能源发电高峰时段，利用多余的电力进行制氢，有效降低了电力成本。

政策赋能：碳交易市场带来的额外收益（每吨CO₂补贴50-100元）。对于清洁能源的扶持政策，如税收减免、补贴发放等，也为企业减轻了负担。

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