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2.1 傳統高碳排放工業(yè)新增產能受控，氫基綠色化工將成為產業(yè)轉型重要突破口

推動能耗雙控轉向碳排放雙控，高碳排放產業(yè)受控。我國逐步把碳排放總量納入考慮， 實施碳排放雙控可以有效避免能源總量控制的局限性，在控制化石能源消費的同時鼓勵 可再生能源發(fā)展，并且給予地方政府更多的綠色空間。國家發(fā)改委發(fā)布的《產業(yè)結構調 整指導目錄（2023 年本）》由鼓勵、限制和淘汰三類目錄組成，傳統方式制備的工業(yè)合 成氨、甲醇、煉化、冶金等被歸類為限制或淘汰類，其新增產能將會受到限制。

產業(yè)結構轉型背景下，傳統化工工業(yè)綠色升級改造受到積極引導。目前國內化工工業(yè)行 業(yè)仍屬于以化石燃料為主要能源基礎和原料的高耗能高碳排放行業(yè)，新型產業(yè)結構轉型 背景下，傳統高耗能、高碳排放的項目新增產能將受到擴張限制?！陡吆哪苄袠I(yè)重點領域 節(jié)能降碳改造升級實施指南（2022 年版）》，針對煉油、煤化工、合成氨等化工行業(yè)出臺 了具體的實施指南，提出引導工藝和技術綠色化水平的升級改造、相關前沿技術加強攻 關并加快淘汰不符合綠色低碳轉型要求的落后設備和技術，相關政策為以可再生氫為基 礎的清潔化工產業(yè)發(fā)展奠定了發(fā)展基礎。

氫基綠色化工將成為產業(yè)轉型的重要突破口，綠氫需求先后受替代滲透和新增項目帶動。 氫氣在化工領域被廣泛運用為原料，隨著環(huán)保、準入等政策的出臺和實施，傳統化工加 清潔能源配套項目受到積極推廣，氫基綠色化工將成為化工產業(yè)的重要轉型方向。綠氫 在化工行業(yè)驅動力來自現有替代及新增需求兩部分，包括既有傳統工藝流程的綠氫替代 和新型化工生產的綠氫利用兩種模式。由于現代化工項目工藝復雜、投資大且周期長， 綠氫作為原料在化工生產中的大規(guī)模利用需要進行較多產線的升級改造，短期內成本較 高且風險較大，因此短期內綠氫將主要在既有傳統工藝流程中發(fā)揮對傳統化石能源制氫 的替代作用，并在條件相對成熟的少部分綠氫新型化工項目中逐步開展試點應用。新型 化工路徑采取的工藝技術不同于現有傳統生產路徑，已有項目進行改造的難度大，因而 僅適用于新建項目。

合成氨、甲醇的生產在中國以煤化工為主要路徑，工廠大多采用煤氣化制氫的傳統 方式獲取氫氣。 石油煉化作為石油化工行業(yè)的主要生產環(huán)節(jié)，對氫氣的需求量大，大型煉化廠幾乎 均有場內制氫設備，采取天然氣重整或煤氣化作為主要氫氣供給方式。

2.2 合成氨產能有望迎來逐步恢復，綠氫合成氨將率先實現規(guī)模化示范應用

合成氨供需趨緊，產能有望迎來逐步恢復。過去國內合成氨產能面臨嚴重過剩問題，從 統計數據看，2017 年國內合成氨產能超過同年合成氨表觀消費量約 25.9%，十三五以來， 工信部要求合成氨行業(yè)淘汰高碳排放的落后工藝縮減產能，從 2016 年到 2022 年國內合 成氨產能下降近 700 萬噸/年（2016 年產能 7156 萬噸）。受農業(yè)需求拉動，合成氨表觀消 費量與產量快速增長，供需態(tài)勢縮緊。我國合成氨消費中農業(yè)消費量（尿素等氮肥）占 到了總消費量的約七成，2018 年起國內開始調整種植結構，農作物播種面積上漲、氮肥 需求增加，根據國家統計局數據，2018 年至 2021 年氮肥產量年均增長率達 3.2%，合成 氨表觀消費量跟隨上漲，年均增長 8.6%。

合成氨制備過程需大量氫氣，傳統制備方式碳排放量高。氨是最基礎的化工原料之一， 在化工領域被廣泛應用，作為工業(yè)上最基本、結構最簡單的含氮原料，幾乎所有的含氮 化合物的最上游都源自于氨。氨可用于尿素等化肥農業(yè)原料（氮肥）、以及硝酸等化工用 品生產，也可用作新型綠色燃料。工業(yè)上高溫高壓下氮氣與氫氣反應合成氨，傳統的合 成氨在生產氫氣原料的過程中采用的是煤或者天然氣制氫，生產過程中產生大量碳排放。 根據中國氣體工業(yè)協會數據，2020 年我國合成氨行業(yè)二氧化碳的總排放量 2.19 億噸，占 到了化工行業(yè)排放總量的 19.9%。

制氫環(huán)節(jié)是工業(yè)合成氨主要碳排放來源，電解水制氫可實現零碳排放。合成氨工業(yè)對氫 氣來源無特殊要求，可采用綠氫替代煤制氫與天然氣制氫，替代煤制氫后減碳超 2 億噸/ 年，實現除供熱環(huán)節(jié)外的零碳排放。傳統工業(yè)合成氨生產采用 Harber—Bosch 工藝，反 應方程式為 3H2+N2→2NH3，其中的 N2來自空氣分離，工藝簡單，氫氣來自煤制氫或天然氣 制氫，工藝較為復雜。煤制氫合成氨以及天然氣制氫合成氨都是“留氫去碳”，碳排放較 為嚴重，是合成氨工業(yè)主要的碳排放來源。 電解水制氫：反應方程式為：2H2O→2H2+O2。根據電解水制氫方程式，生產氫氣不產 生碳排放。煤制氫：反應方程式為：煤炭+02→CO+H2，CO+H2O→H2+CO2。煤制氫工廠平均每生產 1 噸氫氣碳排放約 25 噸，僅從原料消耗角度看，煤制氫路線的合成氨碳排放約為 4.2 噸/噸氨，依據我國約 6000 萬噸/年的合成氨產量、70%為煤制氨計算，煤制氨碳排 放約 2 億噸/年。 天然氣制氫：反應方程式為：CH4+02→CO2+2H2。根據天然氣制氫方程式，生產 1 噸氫 氣約排放二氧化碳 10 噸，僅從原料消耗角度看，天然氣制氫路線的合成氨碳排放約 為 2 噸/噸氨。

綠氨規(guī)劃已超 800 萬噸，有望率先實現規(guī)?；痉?，將帶動百萬噸氫氣增量。根據當前 綠氨各項目規(guī)劃統計，規(guī)劃量級已超 800 萬噸，項目地點多集中于內蒙古、河北、甘肅、 遼寧等地區(qū)，根據合成氨工藝流程，每噸合成氨需氫約 0.18 噸，800 萬噸綠氨規(guī)劃對應 約 144 萬噸氫氣增量。

2.3 甲醇產能整合升級，綠色甲醇有望成為甲醇新增產能突破口

目前國內甲醇產業(yè)整體供過于求且各區(qū)域差異大，原料結構對煤炭的依賴度高，易受國 外低成本甲醇的沖擊。未來預計甲醇下游消費增長將以 MTO/MTP（甲醇制烯烴）、甲醇燃 料等新興下游帶動，政策引導下優(yōu)勝劣汰產能整合升級以提高競爭力。

碳排放雙控下，綠色甲醇有望成為甲醇新增產能突破口?？紤]碳排放雙控下煤制甲醇新 項目難以獲批，采用綠氫制備的綠色甲醇將成為未來增加甲醇產能的突破口，相關項目 逐漸在西北、西南等地區(qū)開展，例如“液態(tài)陽光”等新型工藝示范項目。根據甲醇合成 工藝流程，每噸綠色甲醇需氫約 0.19 噸，450 萬噸綠色甲醇規(guī)劃對應約 86 萬噸氫氣增 量。

船舶轉型綠色燃料技術路線，帶動甲醇新增需求。國際海事組織(IMO)公布的數據顯示， 船舶行業(yè)每年的碳排放量約為 10.76 億噸，占全球二氧化碳排放總量的 2.89%，并呈繼續(xù) 增加的趨勢。近期，MEPC8 會議、歐盟 Fit for 55 等計劃加速推進航運領域脫碳進程， 同時國際海運溫室氣體年度排放總量標準規(guī)劃出臺，規(guī)定 2030/2040 年較 2008 年至少降 低 20%/70%、力爭降低 30%/80%。脫碳目標將推動船舶向清潔能源轉型，即 LNG 動力、甲 醇動力、氨動力、氫動力等船舶在未來船舶新增的比例里將進一步提升。甲醇作為其中 最受關注的可替代燃料之一，需求將受益于船舶綠色化轉型帶動。

2.4 高端化、綠色化發(fā)展成為新趨勢，綠氫煉化將成為石化工業(yè)碳中和的關鍵

“十四五”期間，化工產品高端化、綠色化發(fā)展成為新趨勢。目前煉廠加氫裝置對氫氣 的需求主要靠重整氫，重整氫氣是煉廠最重要的廉價氫氣資源，重整的氫氣產率為進料 2.5%—3.5%，每噸進料可提供 300—500Nm3副產氫，但原油中 65—165℃餾分加上加氫裂 化裝置的石腦油，重整原料約占原油的 15%，因此重整副產氫最多只占原油產量的 0.5%， 而全廠用氫量一般占原油的 0.8%—1.4%。隨著加氫裝置的陸續(xù)建成，重整氫已不能滿足 對氫氣日益增大的需求。煉化新工藝的發(fā)展意味著工藝環(huán)節(jié)的精細化，對加氫的數量和 質量提出了更高的要求。隨著大量煉化一體化園區(qū)的投產，預計在中短期內，煉化會成 為氫氣大規(guī)模應用的下游領域，根據中國石油經濟研究院的數據，目前每年全國大約有 6 億噸的原油加工量規(guī)模，對應的氫氣需求量約為 900 萬噸。

綠氫煉化的標志性項目已投產：中石化 6 月 30 日新疆庫車綠氫示范項目順利產氫， 產出的氫氣通過管道輸送到中國石化塔河煉化，替代現有天然氣化石能源制氫。該 項目實現了綠氫生產到利用全流程貫通，也標志著我國首次實現萬噸級綠氫煉化項 目全產業(yè)鏈貫通。

石化工業(yè)減碳已成趨勢，綠氫煉化將成為石化工業(yè)實現碳中和的必由之路。綠氫煉化已 列入《“十四五”全國清潔生產推行方案》中，文件明確提出石化化工行業(yè)實施綠氫煉化 降碳工程，煉廠綠氫滲透率將有望穩(wěn)步提升。受到上游原料供應來源、工業(yè)基礎以及下 游消費市場等因素影響，目前煉廠的區(qū)域布局以東部沿海地區(qū)為主。隨著“雙碳”和相 關行業(yè)政策的推進，石化產品市場總需求雖然增長顯著度不高，但未來大型煉化一體化 裝置的投產仍然將增長部分產能，同時部分規(guī)模較小的獨立煉廠將面臨淘汰或兼并重組， 煉廠總產量預計與目前水平持平。盡管目前煉油廠采用綠氫的成本高于化石燃料制氫的成本，但隨著中國整體石化行業(yè)升級轉型和愈發(fā)明確的政策信號，考慮產能替換減碳、 重大項目落地和綠氫成本下降加速等因素，未來西南、西北、東北等地區(qū)煉廠綠氫滲透 率將穩(wěn)步提升。