隨著氫能產業的逐漸規模化，氫能的制取和利用也在加速提升。從今年開始，制氫產業鏈加速融合，各企業紛紛入局氫能，開發制氫方式。理想的制氫方式是利用化石能源制氫或者可再生能源制氫，如核電制氫或光伏制氫、風電制氫、電解水制氫。在工業生產上，我國目前占據主要地位的仍然是化石原料制氫。但造成的碳排放污染也是不可小覷的，我國目前面臨著“碳達峰、碳中和”的減排目標，減碳任務十分艱巨，加速減碳需從源頭做起。

理想的制氫方式：天然氣制氫

根據我國煤田地質調查結果，全國煤炭資源累計探明儲量為2.01萬億噸，資源保有量為1.95萬億噸，我國煤制氫潛力約為24.38億噸。總體來看，我國煤炭、天然氣（包括非常規天然氣）資源豐富，發展潛力巨大。

全球范圍內氫氣產量有50%左右來自于天然氣制氫，從我國未來10年內制氫的發展趨勢來看，伴隨氫能產業的加速發展，產業上下游同步發力，天然氣制氫將進入大規模發展階段，尤其是在我國逐步建成天然氣管網后，天然氣制氫將更加迅猛發展。

與煤制氫裝置相比，天然氣制氫投資低、CO2排放量、耗水量小、氫氣產率高，是化石原料制氫路線中絕佳的制氫方式。然而，我國化石資源稟賦特點是“富煤缺油少氣”，我國原油對外依存度已經超過 70.5%，天然氣對外依存度已經超過40%，在此能源供給現狀的大背景下，采用基于石油資源的重油制氫已經不具經濟性，實際生產中也很少采用；采用天然氣制氫更存在氣源供應無法保障、天然氣價格高的現實問題。從長遠來看，由于我國非常規天然氣資源（頁巖氣、煤層氣、可燃冰等）十分豐富，隨著未來非常規天然氣開采技術進步、開采成本降低，必將迎來天然氣大發展的時期，屆時采用天然氣制氫預計要比煤制氫更具優勢。

隨著化石能源消費在部分發達國家已達峰值及發展中國家非化石能源消費推廣力度加大，技術進步將進一步助力油氣勘探開發及儲運效率提升，繼而使得低價油氣供應成為可能。全球油氣資源豐富，非常規油氣及深層、深海油氣勘探開發正在成為未來石油公司上游主要發展方向。一旦在這些領域取得突破，對氫氣供應的最直接影響就是以石油天然氣為原料的制氫成本下降。從目前各咨詢機構及石油公司的判斷看，預計2030年前后全球天然氣制氫技術有可能商業化，成本大幅下降。


亟待解決的難題：天然氣制氫成本與技術突破
天然氣的主要加工過程包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整和芳烴生產。同時，包括天然氣開采、集輸和凈化。在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下，天然氣中烷烴和水蒸氣發生化學反應。轉化氣經過費鍋換熱、進入變換爐使CO變換成H2和CO2。再經過換熱、冷凝、汽水分離，通過程序控制將氣體依序通過裝有三種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附(PSA)升壓吸附N2、CO、CH4、CO2提取產品氫氣。降壓解析放出雜質并使吸附劑得到再生。

天然氣水蒸汽重整制氫需吸收大量的熱，制氫過程能耗高，燃料成本占生產成本的50-70%。遼河油田在該領域進行了大量有成效的研究工作，在油氣集輸企業建有大批工業生產裝置，考慮到氫在煉廠和未來能源領域的應用，天然氣水蒸氣轉化工藝技術不能滿足未能滿足大規模制氫的要求。因此研究和開發更為先進的天然氣制氫新工藝技術是解決廉價氫源的重要保證，新工藝技術應在降低生產裝置投資和減少生產成本方面盡力突破。

天然氣制氫成本主要由天然氣、燃料氣和制造成本構成，其中天然氣價格是最主要因素，占73.4%。燃料氣是成本的第二因素，占比達13.7%。未來我國在生產成本上若能大幅下降，天然氣制氫或將成為制氫工藝主流。


圖片來源：《石油煉制與化工》


有利的結合：天然氣與氫氣的“不謀而合”

天然氣是現階段及未來一個時期的重要低碳能源，是支撐我國實現碳達峰的重要能源選擇，而氫能是我國推進能源結構轉型、持續實現能源高級化的重要發展目標。作為十分清潔的二次能源，越來越多的可再生能源將氫能作為一個儲能媒介。在發電領域，天然氣發電和氫儲能發電是支撐新型電力系統穩定的兩種調峰電力形式。可再生能源的不確定性催生了氫儲能，同時也加快了氫能的產業塑造。棄風、棄水、棄光上利用天然氣和氫氣將會大大增加能源的儲存和利用。

如今，能源領域越來越多的投資者、管理決策者將目光轉向依靠天然氣管道輸氫。隨著氫能項目的逐步落地和技術研發的逐步突破，國內企業與外企合作的項目也持續增多，國內市場開發、外資入局，逐漸從零散化走向規模化。整個氫能產業鏈條的發展將更加有序，減碳目標也將早日達成。

值得注意的現實問題是，我國國內目前天然氣資源匱乏，大多依賴于進口。國內主流的工業制氫方式仍然是煤制氫，天然氣制氫之路仍然需要契機。降本和技術突破也是天然氣制氫的兩大關卡，終點沒有盡頭，氫能發展將會走向商業化。我國的氫能市場擁有著巨大潛力，充分利用市場，借鑒先進經驗，構建清潔低碳、清潔高效的現代能源體系，實現能源的可持續發展才能實現真正的環境可持續發展。