科普｜揭秘氢能产业链的核心环节——天然气制氢成本怎么算？

在全球追求碳中和的快车道上，天然气制氢技术已经很完美，物美价廉是其特色。在中国，该技术应用体量仅次于以煤为原料的制氢方法，位居第二。

我国天然气制氢技术始于20世纪70年代，最初用于合成氨生产。后来，由于催化剂性能提高、工艺流程优化、控制技术进步和设备设计改进，该技术的稳定性和安全性得到显著提升。

成本问题是关乎天然气制氢的大问题，那么如何对此进行测算呢？我们首先要从天然气制氢的流程了解其中奥秘。

天然气制氢的原理

天然气制氢成本构成

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。

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%。

成本测算模型

（一）核心计算公式

总成本=CNG×Q+E×(Pfuel+Pelec)+D×NQ+O CNG: 天然气单价（元/m³） Q: 氢气产量（Nm³/h） E: 能耗系数（kWh/Nm³） N: 设备年运行时间（8000h）

（二）典型项目对比

成本敏感度分析（动态模型）

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：天然气作为制氢的核心原料，其价格波动对总成本影响显著。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，能显著降低单位制氢成本。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。优质催化剂虽价格高，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（最高可提升氢浓度至70%）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，也能显著减少能耗。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）。政府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。

全球主要企业布局外国企业

壳牌：（荷兰）：全球最大蓝氢供应商，欧洲20个蓝氢项目在建

道达尔能源（法国）：该公司正在英国北海蒂赛德地区规划建设英国最大的蓝氢生产设施，目标是到2030年实现1吉瓦的氢气产能。

Siemens Energy（德国）：西门子能源的先进压缩技术为蓝氢制取中的二氧化碳捕集、存储和利用提供了有力支持，覆盖氢气液化、储运和化工合成等多种应用场景。公司还在积极研发能实现高比例、大规模氢能利用的离心式压缩机，预计 2025 年投放市场，届时将进一步提升蓝氢生产效率，降低成本。

中国企业在国内蓝氢领域，有多家企业积极布局并取得了显著成绩，为天然气制氢的发展注入了强劲动力。

中国石油：

作为国内能源巨头，中国石油在蓝氢领域的布局广泛且深入。在制氢端，其高纯氢总产能已达到 6600 吨 / 年，展现出强大的生产实力。通过持续优化天然气制氢工艺，引入先进的转化与净化技术，有效提升了蓝氢生产效率与质量。同时，积极推进碳捕获与封存（CCS）技术在蓝氢制备中的应用，减少碳排放，践行绿色发展理念。在基础设施建设方面，截至 2023 年底，已累计建成 21 座加氢站（含油氢合建站），完善了氢能产业链下游布局，促进蓝氢的终端应用与市场推广 。

中国石化：

中国石化同样在蓝氢领域积极作为，致力于打造 “中国第一大氢能公司”。在天然气制氢项目上，公司凭借丰富的资源优势与技术积累，建设了多个大型蓝氢生产基地。例如，在部分炼化一体化项目中，将天然气制氢与炼油、化工生产有机结合，实现能源的梯级利用与资源的高效配置，降低了蓝氢生产成本。在技术创新层面，加大对碳捕获、利用与封存（CCUS）技术的研发投入，实现制氢过程中二氧化碳的有效捕集与资源化利用，进一步提升蓝氢的绿色属性。目前，公司已建成多个氢燃料电池供氢中心，并计划在 “十四五” 期间规划布局 1000 座加氢站或油氢合建站，加速推动蓝氢在交通等领域的大规模应用 。

美锦能源：

作为行业内的领军企业之一，美锦能源在蓝氢制备方面构建了多元发展格局。其参股子公司北京环宇京辉京城气体科技有限公司表现突出，该公司作为 2022 年北京冬奥会的氢能保供保运单位，技术实力雄厚。掌握纯度为 7N（99.99999%）的电解水制氢技术和纯度为 5N（99.999%）的天然气重整制氢技术，拥有 800m³/h 天然气制氢装置、500m³/h 水电解制氢装置和 100m³/h 超纯氢气提纯装置等先进设备，蓝氢制备年产能达 1200 万立方米，销售区域主要覆盖京津冀区域，为该地区的氢能应用提供了坚实的气源保障 。

素材来源：华氢会智能、长城证券、中国石油、中国石化等