可再生氢用于中国化工行业脱碳

请按以下方式引用： Agora能源中国与Agora产业（2026年）：中国化工行业脱碳的绿氢 出版详情 学习 中国化工行业脱碳的绿色氢能 作者单位 Agora Energy 中国 502E, 德国中心, 朝阳区东方东路19号, 中国北京 www.agora-energy.com Wenbo Zhaowenbo.zhao@agora-energy.com项目负责人 作者 赵文博（Agora Energy中国） 菲利普·霍斯特（曾任Agora Energy中国） 约马尔·乔拉克（Agora工业） 孟伟（Agora Energy中国） 致谢 我们谨感谢Leandro Janke、Matthias Deutsch、Maia Haru Hall、Darlene D'Mello、Julia Metz、Frank Peter、Alexandra Steinhardt、Anja Werner、Isadora Wang和Yiran Jin的宝贵意见与支持。 前言 氢能——结合《十五个五年规划》（2026-2030），该规划将氢能经济确立为战略性的未来增长动力——正为加速这一变革提供了历史性机遇。 亲爱的读者： 随着中国经济进行结构性转型并快速部署可再生能源，大多数高碳工业部门已开始进入排放下降的轨迹。然而，化工行业仍然是一个关键例外，即使整体工业排放下降，其碳足迹仍在增长。与此同时，电力和交通领域的快速脱碳正在将煤炭主导的化石燃料重新导向工业部门，在整体能源转型要求逆转投资动力的时刻，这维持了煤炭化工产能的投资势头。 本报告展示了可再生氢作为推动中国化工行业脱碳的关键手段的潜力。报告评估了在关键化工生产过程中用可再生氢替代化石氢的减排潜力，考察了可再生氢及其衍生物的成本竞争力，并追踪了中国可再生氢项目管道的进展。在此基础上，报告提出了针对性的政策建议，旨在加速可再生氢的部署，并在中国化工行业实现其完全脱碳的潜力。 这一扩张正发生在周期性经济逆风、能源体系结构转型以及碳排放约束收紧的背景下。应对这些挑战将需要果断行动来推动化工行业的转型。在此背景下，可再生能源的快速发展 我们希望您能从中获得启发。 朱莉娅·梅茨 主任，亚各拉产业 目录 图列表 图1 中国按能源载体划分的总能源供应量（2025年）11图2 中国化学工业能源供应量（2022年）12图3 中国按化学生产工艺划分的工艺与能源相关排放量13图4 可再生氢替代对各类化工产品二氧化碳减排的影响16图5 不同氨和甲醇生产方法的碳强度17图6 中情景下的LCOH值20图7 中情景下的成本敏感性20图8 基于不同方法的LCOA估算值21图9 基于不同方法的LCOM估算值23图10 中国生物甲醇与生物电甲醇的生产成本（基于不同LCOH水平）24图11 绿氢项目按项目阶段和终端用途划分26图12 绿氢项目按宣布投产年份和终端用途划分27图13 按投产日期和终端用途估算的在建或已达到FID的绿氢项目比例28图14 生产区域的产能转移29图15 国家与地区氢能政策概述33图16 三地区的当前/目标产能与宣布项目数量34图17 德国绿氢技术融资框架的变化37图18 H2Global绿氨拍卖的双拍卖市场机制38 BIKBMUCHPCCfDCCUSCtGCtLCtOCoal-to-OlefinsETSEUFCVFIDFLHIEAKfWKtpaLCOALCOELCOHLCOXLOHCMoUMtOMethanol-to-olefinsMtpaNIPNBSOPEXPEMPPAPtJ联邦工业与气候保护补贴BMBF 教育与研究部BMDV 数字基础设施与交通部环境保护部联邦交通和基础设施部 (Liánbāng Jiāotōng hé Jīchǔ Shèshī Bù)宝马经济部宝马经济与气候保护部（自2021年起）资本性支出碳边境调节机制热电联产碳差价合约碳捕获、利用与封存煤制气 (也称为 SNG)煤制油能源工业法 (Néngyuán Gōngyè Fǎ)排放交易体系欧盟燃料电池汽车最终投资决定满负荷小时国际能源署重大科技专项欧盟共同利益重要项目复兴信贷银行每年千吨氨的成本平准化平准化电力成本平准化成本（氢）甲醇的LCOM平准化成本各种燃料的平准化成本液态有机氢载体谅解备忘录市固体废物每年百万吨国家发展和改革委员会国家投资计划国家统计局运营支出聚合物电解质膜电解电力购买协议尤利希项目承担者PtX-BOA电力转X业务机遇分析器 光伏 PV 光伏 PyPSA 电力系统分析 Python R&D 研发 RED II 可再生能源指令 II RES 可再生能源 RFNBO 非生物来源的液体和气体燃料 RMB 人民币/中国元 SAF 可持续航空燃料 SNG 合成天然气（SNG，也称为煤制气或CtG） SRC 短轮伐期能源作物 执行摘要 在过去的几十年里，中国的化工行业迅速发展成为全球最大。由于中国煤炭资源丰富而其他化石燃料匮乏，中国的化工行业主要依赖煤炭作为原料和能源，因此具有高度碳密集性。为减少这种状况，基于可再生原料的供应链必须成为中国从线性价值链向能源和资源高效循环经济转型的核心。 甲醇行业，只有用可再生氢和捕获/生物碳完全替代氢和碳原料，才能显著降低排放。 仅靠碳定价还不足以弥合中国绿色氨和甲醇的绿色溢价鸿沟。对中国而言，我们估计2024年氨的平准化成本（LCOA）在每吨519至695美元之间，甲醇的平准化成本（LCOM）在每吨631至907美元之间。基于2022-2024年的市场价格，氨的绿色溢价为每吨0-360美元，而电甲醇的绿色溢价为每吨230-610美元。每吨14美元的碳价（与中国2024年平均碳排放交易体系碳价相当）分别可帮助覆盖可再生氨和电甲醇的绿色溢价62美元和52美元。相比之下，生物乙醇和生物电甲醇可能比电甲醇更早实现成本竞争力，因为它们使用可持续碳且价格合理。 依托其庞大的国民经济和化工产业的规模，中国已具备将国内生产的可再生资源纳入其化工领域的良好条件，为其脱碳化进程铺平了道路。 本报告旨在阐明可再生氢在推动化工行业脱碳中的作用，以及需要克服的障碍，从而为相关情况提供更清晰的图景。报告详细分析了中国在氢气、氨和甲醇这三种基础化学品可再生生产方面的当前制造成本、项目活动及政策环境。 绿氨价格估算更接近成本，与中国现货市场价格竞争力相比，绿甲醇价格估算则不然。当中国煤炭价格处于高位时，绿氨的低成本估算与煤基氨相比具有成本竞争力。然而，这一点不适用于绿电甲醇，即使是最乐观的估算，其价格仍比化石基替代品高230美元/吨。这是因为甲醇生产除了需要可再生氢气外，还涉及碳原料的替代。高昂的绿氢溢价为生物电甲醇和生物甲醇在绿色化工发展初期应用创造了空间。 本报告的主要发现是： 通过将可再生氢作为原料，直接替代化石煤制氢用于炼油、氨和甲醇的生产，以及煤制烯烃（CTO）、煤制液体燃料（CTL，即汽油、柴油）和煤制气（CTG）工艺，中国可将排放量减少610 MtCO2（与2022年排放水平相比）。 在本报告中，我们交替使用“绿色”一词来描述氢及其衍生物“ ”和“可再生”源自可再生能源（RES）。这包括可再生能源电力（即陆上风电、光伏）以及生物质。在绿色化学品生产的早期阶段，我们确实会将从不可避免化石燃料燃烧（即燃煤发电）中捕获的碳视为基于碳化学品（即甲醇）的成本效益碳源，尽管应优先考虑可持续生物质。 鉴于当前区域对绿色化学品的活动，这一更广泛的转型可能会引发中国内供应链的区域性重新校准。对于氨和甲醇行业而言，正在进行的项目已经暗示了这些挑战；内蒙古集中了很大一部分可再生能源。 基于氢的化学生产。随着向绿色化学品过渡的推进，该省预计将广泛扩大其市场份额。中国向绿色化学品过渡的其他早期行动者是大东北地区，而沿海、中部以及一些西部省份的绿色化学品项目活动有限。这表明，对于依赖煤炭的省份如山西、陕西和新疆，存在碳锁定效应的风险，其潜在的毁灭性长期经济影响将阻碍煤炭地区的公正转型。 认识到绿色化学品的发展潜力需要长期政策支持，该支持涉及区域协调、价格信号清晰以及对我们绿色化学品项目数据的需求刺激。分析表明，2027年后的进一步绿色产能增加存在不确定性。政策清晰度至关重要，以保持绿色化学品行业的增长势头。在多种政策组合中，跨越三到四年期限并跨越省界的政策支持有助于创造政策确定性并刺激需求。跨区域的政策支持协调、经济和基础设施评估以及产能规划，对于进一步实现绿色化学品的发展潜力至关重要。 本报告中的成本估算、项目数据和政策评估主要基于截至2024年的情况。政策状态和修订反映的是撰写当时可获得的官方文件，并可能随后更新。 1 可再生氢在中国化工行业脱碳中的作用 1.1 中国化学工业的能源消耗 化学产品需求不断增长，主要受高油价和进口依赖推动。2020年，除石油炼制外，流向化学工业的总能源供应中，有49%——即239百万吨标准煤（Mtce）——直接来自煤炭和其他煤炭产品。这仅包括现场用作原料和燃料的煤炭和煤炭产品，未计入电力供应中的间接煤炭消耗。相比之下，石油基产品及天然气在化学工业整体能源供应中仅占较小份额，分别占11%和16%。 尽管中国清洁能源部署大幅增加，煤炭仍是中国能源结构中最大的来源。根据国家统计局（NBS，2025年）的数据，2022年煤炭占中国总能源供应的58.5%，消耗了32亿吨标准煤（btce），创中国历史新高。 在中国，煤炭不仅是保障能源供应的关键能源载体，也是该国化学工业的主要原料，用以满足 图1 工业2贡献了1.3吉吨二氧化碳当量（GtCO2e）的直接过程和能源排放，约占该国12.12 GtCO2e温室气体排放总量（CGFR，2024；RMI，2022；Climate Watch，2025）的11%。在这方面，它仅次于冶金工业，成为工业部门中排放量第二的行业。这些排放中的大部分集中在十个化学生产过程中。特别是氨（200 MtCO2e）和甲醇（211 MtCO2e），其联合生产排放量约占所有化工行业排放总量的三分之一，以及中国... 与此同时，鉴于中国政府在气候变化方面的承诺以及中国经济的结构性驱动因素，化工行业可能成为该国唯一一个仍在增长的主要煤炭消费领域（Tu，2024）。2024年前八个月，化工行业的煤炭消费量增长了18%（较2023年的9%有所上升），这与同期钢铁和水泥行业出现的下降形成了对比（Myllyvirta，2024）。 1.2 中国化学工业的碳排放 日益增长的煤炭消耗已将中国化学工业的温室气体（GHG）排放推至新纪录。2020年，化学 图3 总排放量。石油炼制贡献了228亿吨，而下列列出的其他五种化工生产过程再贡献了320亿吨。 1.3 氢在向绿色化学品转型中的作用 在中国化工行业，化石碳氢化合物在能源使用和物料原料方面仍占据主导地位。煤炭、石油和天然气合计提供超过100艾焦（EJ）的能源，其中约5%的煤炭、15%的石油和7%的天然气仍被用作化工原料而非工艺燃料。这表明，虽然电气化技术可以脱碳化工艺能源，但可再生氢及其衍生物——如氨和甲醇——对于替代化学产品本身所嵌入的化石基原料至关重要（郭，彭，田，& 茅泽尔，2023）。 然而，包括间接上游和下游排放在内的整体生命周期排放，甚至大于基本化学品生产产生的直接排放（参见Agora Industry，2023）。上游排放包括煤矿开采中的甲烷逸散排放，而下游排放例如来自其他地方的生命周期末期排放。然而，由于国际上缺乏统一的排放核算，这些间接排放难以估算。 从天然气中获取。在传统的煤制甲醇工艺中，煤的气化被用于为甲醇合成提供碳和氢。因此，所使用的部分氢气来自烃类原料。然而，由于煤的碳氢比不适合甲醇生产，需要通过注入氢气来调整这一比例，目前所注入的氢气来自化石燃料生产。根据煤的质量，需要通过该过程添加30%至70%的氢气。未来，或者可以用可再生氢气替代这部分氢气以降低碳强度，或者甲醇生产可以完全放弃化石碳原料及相关生产方法，转而使用捕获的或生物