乐山氢项目实施方案(模板范本).docx
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1、泓域咨询/乐山氢项目实施方案目录第一章 行业发展分析7一、 可再生能源制氢是实现氢能产业低碳发展的基石7二、 可再生能源电解水制氢有望进入平价区间12第二章 背景、必要性分析14一、 多行业深度脱碳创造氢能需求增量空间14二、 新型电力系统构建释放可再生能源规模制氢潜力18三、 电解水制氢的经济性及成本敏感性分析22四、 坚持旅游兴市产业强市,释放新发展势能24五、 项目实施的必要性28第三章 项目绪论30一、 项目名称及项目单位30二、 项目建设地点30三、 可行性研究范围30四、 编制依据和技术原则31五、 建设背景、规模32六、 项目建设进度33七、 环境影响33八、 建设投资估算33九
2、、 项目主要技术经济指标34主要经济指标一览表34十、 主要结论及建议36第四章 产品方案与建设规划37一、 建设规模及主要建设内容37二、 产品规划方案及生产纲领37产品规划方案一览表37第五章 项目选址可行性分析40一、 项目选址原则40二、 建设区基本情况40三、 健全规划制定和实施机制44四、 项目选址综合评价44第六章 SWOT分析45一、 优势分析(S)45二、 劣势分析(W)46三、 机会分析(O)47四、 威胁分析(T)48第七章 运营模式分析54一、 公司经营宗旨54二、 公司的目标、主要职责54三、 各部门职责及权限55四、 财务会计制度58第八章 发展规划分析64一、 公
3、司发展规划64二、 保障措施70第九章 组织机构、人力资源分析72一、 人力资源配置72劳动定员一览表72二、 员工技能培训72第十章 原辅材料供应、成品管理75一、 项目建设期原辅材料供应情况75二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理75第十一章 环保分析77一、 编制依据77二、 环境影响合理性分析78三、 建设期大气环境影响分析80四、 建设期水环境影响分析83五、 建设期固体废弃物环境影响分析84六、 建设期声环境影响分析84七、 环境管理分析85八、 结论及建议86第十二章 投资方案88一、 编制说明88二、 建设投资88建筑工程投资一览表89主要设备购置一览表90建设投资估算表91
4、三、 建设期利息92建设期利息估算表92固定资产投资估算表93四、 流动资金94流动资金估算表94五、 项目总投资95总投资及构成一览表96六、 资金筹措与投资计划96项目投资计划与资金筹措一览表97第十三章 经济效益分析98一、 基本假设及基础参数选取98二、 经济评价财务测算98营业收入、税金及附加和增值税估算表98综合总成本费用估算表100利润及利润分配表102三、 项目盈利能力分析102项目投资现金流量表104四、 财务生存能力分析105五、 偿债能力分析105借款还本付息计划表107六、 经济评价结论107第十四章 项目风险防范分析108一、 项目风险分析108二、 项目风险对策11
5、0第十五章 项目招标、投标分析113一、 项目招标依据113二、 项目招标范围113三、 招标要求114四、 招标组织方式114五、 招标信息发布118第十六章 总结说明119第十七章 附表附录120主要经济指标一览表120建设投资估算表121建设期利息估算表122固定资产投资估算表123流动资金估算表123总投资及构成一览表124项目投资计划与资金筹措一览表125营业收入、税金及附加和增值税估算表126综合总成本费用估算表127利润及利润分配表128项目投资现金流量表129借款还本付息计划表130第一章 行业发展分析一、 可再生能源制氢是实现氢能产业低碳发展的基石制氢处于氢能产业链的上游,是
6、推动氢能产业发展的基石。氢能制取主要有三种较为成熟的技术路线:(1)基于煤炭、天然气等化石燃料重整制氢;(2)以焦炉煤气、氯碱工业、丙烷脱氢、乙烷裂解为代表的工业副产气制氢;(3)基于新型清洁能源的可再生能源制氢,可再生能源制氢主要分为可再生能源电解水制氢、生物质制氢、太阳能光解水制氢三种,主要是采用电解水制氢。可再生能源制氢处于氢能产业链的上游,可再生能源发电的下游。可再生能源转化的多余电能通过变流器调压后进入电解水制氢装置,在电解槽中进行水电解制氢,制备的氢气经过提纯进入氢气储存系统。一部分气体通过燃料电池发电系统实现电网侧调峰;另一部分气体通过长管拖车、液氢槽车或者管网运输等方式进入用能
7、终端或加氢站,氢气以满足交通运输、发电、化工生产及冶金等行业下游氢能消费需求,解决可再生能源利用和氢能产业发展的区域协调。我国氢源结构清洁化程度低于国际水平。现阶段,我国氢源结构以煤为主,清洁度低于国际平均水平,与日本等发达国家存在较大差距。我国煤炭资源储量丰富,占全球煤炭资源的48%,决定了煤气化制氢在原料的可获得性和成本的经济性上具有很强的竞争力,2020年煤制氢量占62%,是我国最主要的氢气来源。受资源禀赋限制,天然气制氢是我国第二大氢气来源,占总制氢量的18%。天然气重整制氢技术较为成熟,是国外主流制氢方式,但我国天然气储量较少,仅占全球储量的6.63%,考虑我国能源“富煤,缺油,少气
8、”的资源禀赋,仅少数地区,如四川等存在天然气资源过剩的省份,具有发展天然气制氢的优势。可再生能源制氢是实现氢能低碳制取的有效途径。煤制氢会产生SO2,粉尘,废渣等废弃物排放,碳排放约22.66kgCO2/kgH2,化石能源低碳制氢需要配合CCS技术,可将煤制氢碳排放降至10.52kgCO2/kgH2。煤炭制氢成本约为6.77-12.14元/kgH2,CCS技术在有效降低煤炭制氢GHG排放量的同时,也使制氢成本增加约5元/kgH2。按照当前中国电力的平均碳排放强度核算,使用电网电力进行电解水制氢的碳排放约为30kgCO2/kgH2,其二氧化碳排放和成本均远高于使用化石能源直接制氢。可再生电力电解
9、水制氢的单位碳排放量可降低至灰氢(化石能源重整制氢)的5%-70%、蓝氢(工业副产氢、化石能源重整制氢+CCS)的10%-50%,因此电解水制氢需要配合可再生能源发电才能实现低碳发展的终极目标。电解水制氢是可再生能源制氢的主要方式。可再生能源电解水制氢是将弃风、弃光等可再生能源所发电力接入电解槽电解水,通过电能供给能量,使得电解槽内水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气,进行储存或运输。根据电解质的不同,电解水制氢技术可分为四类,分别是碱性(AWE)电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解水制氢、固体聚合物阴离子交换膜(AEM)电解水制氢、固体氧化物(SOEC)电解水制氢。AWE电解水技术
10、最为成熟,但与可再生能源适配性较差。AWE电解水制氢具有技术安全可靠、制造成本低、操作简单、运行寿命长等优点。AWE电解槽中的隔膜为石棉或以聚苯硫醚(PPS)织物为基底的新型复合隔膜等材料,电极一般采用镍基材料,避免使用贵金属导致成本增加。AWE电解水制氢主要存在三点问题:(1)液体电解质和隔膜上的高欧姆损耗造成了AWE电解槽的电解效率较低,一般为60%75%,导致碱性电解水制氢的能耗较高;(2)由于传质的滞后性,以及经分离后的氢气需配合脱附剂以除去其中的水分和碱雾,不仅影响气体纯度,而且碱性电解槽无法快速启动及变载,与可再生能源发电的适配性较差;(3)在低负荷下阳极侧氧气产率较低,氢气分压上
11、升可能导致氢氧混合危险,因此碱性电解槽工作负荷范围较小,对可再生能源波动的调节范围较窄。为克服AWE电解制氢动态特性差、碱液腐蚀、串气安全等问题,阴离子交换膜电解技术采用具有良好气密性、低电阻性、成本较低的阴离子交换膜替代AWE中的隔膜,碱液中的OH-通过阴离子交换膜形成电解槽的电流回路,目前处于实验室研发阶段。我国AWE电解槽技术成熟,已在工业上实现量产。我国可生产出多种不同型号和不同规格的电解水制氢设备,单台最大产气量为1500m3/h,技术指标已达到国际先进水平,代表性单位包括中船重工第七一八研究所、苏州竞力制氢设备有限公司等。截至2020年,我国AWE装置的安装总量为2000套左右,多
12、数用于电厂冷却用氢的制备。质子交换膜电解水制氢技术与可再生能源发电匹配优势明显,是唯一能满足欧盟技术指标的可再生能源电解水制氢方式。质子交换膜电解水技术与碱性电解水制氢技术原理不同,区别在于PEM技术采用高分子聚合物阳离子交换膜代替了AWE技术中的隔膜和液态电解质,起到隔离气体和离子传导的双重作用。PEM技术的核心部件仍是电解槽,由PEM膜电极、双极板等部件组成。相比于AWE电解水制氢技术,PEM电解水制氢具有以下优点:1)安全性和产物纯度较高;2)PEM电解质膜厚度可小于200m,能量损耗低、传质效率高,提升了电解效率,电解槽的结构也更加紧凑;3)纯水作为PEM电解池的电解液,对槽体几乎无腐
13、蚀,且电解反应产物不含碱雾;4)质子交换膜电解槽负荷范围宽,对峰电调节更加灵活。根据“十四五”国家重点研发计划重点专项规划,PEM电解槽可适应的功率波动性将进一步扩展到5%-150%;启动时间相较于碱性电解水制氢技术快2倍以上,对可再生能源波动的响应更加迅速,更适用于平抑可再生能源并网的波动性。欧盟规定了电解槽制氢响应时间小于5s,目前只有PEM电解水技术可达到这一要求。固体氧化物电解水制氢距离规模化制氢应用尚需相关材料和催化剂技术进一步攻关,短期难以大规模投入实际应用。固体氧化物电解水是一种在高温状态下电解水蒸气制氢技术,该技术工作温度在6001000,主要结构包括阴极、阳极和电解质层。阴极
14、通常使用Ni/YSZ多孔金属陶瓷,阳极为含稀土元素的钙钛矿(ABO3)氧化物、电解质层为氧离子导体(YSZ或ScSZ等)。固体氧化物电解技术氢气转化率高,实验室电解制氢效率接近100%;操作灵活且规模可控;SOEC具有在电池和电解池模式间可逆运行的优势。然而,从整体能量使用率来看,SOEC技术的高温条件会造成热能的损失以及水资源的过量使用,同时增大了对电解池材料的要求,使得该技术目前只能在特定的高温场合下应用。全球电解槽装机呈现大功率、PEM化的发展趋势。目前,世界范围内投入运行的电解装置不断增多,多数电解水制氢项目位于欧洲,少数位于澳大利亚、中国和美洲。根据2018年的全球PowertoHy
15、drogen制氢项目统计,项目平均容量由2000年0.1MW增加到2019年的5MW,呈现大功率的发展趋势;随着质子交换膜技术的不断发展,PEM电解水制氢装机规模在新增装机中占比逐渐提升,成为主流的电解制氢发展技术路线。二、 可再生能源电解水制氢有望进入平价区间电堆是电解水制氢系统的核心,成本占比最高。电解水制氢系统由电解电堆及辅助系统组成。电堆是电解反应发生的主要场所,是电解水制氢系统的核心部分,在电解系统成本中占45%;辅助系统包括电气系统、去离子水循环系统、氢气处理及纯化系统、气体冷却系统,在电解系统成本中占55%。现阶段国内AWE电解系统成本价格接近目标价格。对AWE电解系统,电堆成本
16、主要由电极、膜片等核心部件的成本驱动,占电堆成本的57%;碱性电解槽的双极板材料使用镀镍钢,材料便宜,设计及加工简单,占电堆成本的7%。根据中石化“库车绿电示范项目”招标价格,2022年我国碱性电解系统价格已降至1500元/kW。根据IRENA测算,2050年的1MW碱性电解槽电堆投资成本目标价格将小于100美元/kW;10MW碱性电解水系统的目标价格将小于200美元/kW。根据隆基氢能测算,2030、2050年,国内AWE电解槽成本将降至700-900元/kW、530-650元/kW。现阶段PEM电解系统投资成本较高,未来降幅空间有望超过70%。对PEM电解制氢系统,电堆成本主要由双极板等核
17、心部件的成本驱动,占电堆总成本的53%,主要因为PEM双极板通常需要使用Au或Pt等贵金属涂层达到抗腐蚀的目的,如使用Ti等低廉涂层替代贵金属,可实现双极板成本的大幅下降;稀有金属Ir是膜电极中阴极催化剂的重要组成部分,Ir在整个PEM电解系统中成本占比不到10%,但存在供需不平衡的问题。根据IRENA测算,对1MW碱性电解槽电堆,现阶段投资成本为400美元/kW,2050年的目标价格将小于100美元/kW;对于10MW碱性电解水系统,现阶段的投资成本约为700-1400美元/kW,2050年的目标价格将小于200美元/kW。贵金属催化剂用量及资源供给是PEM电解槽发展应解决的首要问题。按照I
18、RENA统计,现阶段PEM电解槽Ir用量约为1.3t/GW,全球Ir金属产量约为77.5t/年,只能支持5.45.7GW/年的全球装机量。根据规划,Ir的目标含量有望下降至现有水平的3/10,在不增加现有Ir产量的假设下,仅支持全球每年装机量17.518.8GW/年。因此,降低Ir金属载量或开发非Pt系(Pt,Ir)催化剂是PEM电解槽大规模发展的前提。PEM电解槽的关键金属由少数国家主导,南非供应全球70%以上的Pt以及超过全球85%的Ir,PEM电解槽的发展将与上游原材料的主要供给供应国家紧密相关。我国的贵金属资源Pt、Ir极度匮乏,PEM电解槽大规模发展所需的Pt系金属需要依赖进口。第二
19、章 背景、必要性分析一、 多行业深度脱碳创造氢能需求增量空间碳中和背景下我国各行业减碳空间巨大。2020年,我国的温室气体排放量约125亿吨,其中二氧化碳排放量约112亿吨,能源活动二氧化碳排放量约99亿吨,其中电力领域二氧化碳排放量约40亿吨,工业领域二氧化碳排放量约36.1亿吨(其中,钢铁、水泥与化工行业的二氧化碳排放量占61%),建筑与交通领域二氧化碳排放量分别约为11.5亿吨和11.2亿吨。2030年碳达峰情境下,温室气体排放量峰值不超过130亿吨,能源活动二氧化碳排放量峰值不超过105亿吨,碳汇约9亿吨;2060年实现碳中和时,我国的温室气体排放量不超过15亿吨,碳汇约15亿吨,其中
20、能源活动二氧化碳排放量约5亿吨。能源消费的绿色转型是我国实现双碳目标的关键。中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020提出“脱碳是本轮氢能产业发展的第一驱动力”。根据中国氢能联盟预计,在2030年碳达峰情景下,我国氢气的年需求量将达3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%,可再生氢产量约500万吨/年;在2060年碳中和情景下,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%,2020-2060年氢气需求量CAGR35%。碳中和情境下工业领域用氢占比仍然最大,约7794万吨,占氢能总需求量60%;交通运输领域用氢4051万吨,占总需求量的31%,是氢能消费的最大增量;在氢发
21、电领域,氢能为高比例可再生能源发电波动性提供消纳途径,预计约10%可再生氢通过燃料电池以电力形式回到电网,发电与电网平衡用氢600万吨,占氢气总需求的5%;建筑领域以纯氢替代20%天然气供暖需求,并通过一定比例的掺氢实现脱碳,预计2060年氢气消费量将达到585万吨,占总需求的4%。交通运输领域是氢能需求的最大增量。实现碳中和需要道路交通全面电气化,航空和船运逐步替换使用零碳燃料。2015年,中国交通运输部门产生了8.439亿吨二氧化碳,占全国总排放量的9.3%,其中6.983亿吨来自道路交通。交通运输部门的碳排放年均增速保持在5%以上,成为温室气体排放增长最快的领域之一,与此同时,中国千人汽
22、车保有量仍远低于发达国家。因此,交通运输部门能源需求量预计仍会惯性增加。道路交通的氢能需求在交通运输领域中占比最大。目前我国汽车保有量的电气化率不足3%,碳中和目标要求道路交通实现全面电气化。22年Q1新能源车销量渗透率约20%,新能源商用车渗透率约5%,电气化仍处于起步阶段。中国氢能联盟预计2025年我国燃料电池汽车保有量约10万辆,2035年约120万辆,2060年增加至1100万辆(中重型燃料电池商用车750万辆,在全部中重型商用车中占比接近65%,燃料电池乘用车约15%)。结合燃料电池与动力电池技术,道路交通有望在2050年前实现净零排放。预计2060年道路交通氢气消费量3570万吨,
23、占交通运输用氢的88%。氢能通过多种技术路线参与船运及航空领域脱碳。通过动力电池和氢燃料电池技术可实现内河和沿海船运电气化,通过生物燃料或零碳氢气合成氨等新型燃料实现远洋船运脱碳。预计2030年开始推广燃料电池船,到2050年约6%的船运能源消耗将通过氢燃料电池技术实现,氢气消费量接近120万吨,2060年氢气消费量280万吨。航空领域将以生物燃料、合成燃料为主,以氢能等为辅共同实现脱碳。以氢为燃料的飞机可能成为中短途航空飞行的一种脱碳路径,目前,全世界已有多种机型正在开发和试验。在长距离航空领域,仍须依赖航空燃油,可通过生物质转化或零碳氢气与二氧化碳合成制得。预计2060年氢气消费量200万
24、吨,提供5%左右航空领域能源需求。碳中和情境下工业领域用氢占比最大。工业是当前脱碳难度最大的终端部门,化石能源不仅作为工业燃料,还是重要的工业原料。在氢冶金、合成燃料、工业燃料等行业增量需求的带动下,中国氢能联盟预计2060年工业部门氢需求量将到7794万吨,占氢能总需求的60%。传统工业中氢气需求整体呈现先微增后下降的趋势。在传统工业中,氢气是合成氨、合成甲醇、石油精炼和煤化工行业中的重要原料,小部分副产氢气作为回炉助燃的工业燃料使用。目前,工业用氢基本全部依赖化石能源制取,未来通过低碳清洁氢替代应用潜力巨大。随着石油消费量的增长和成品油品质要求的不断提升,石油炼制行业的氢气消费量有望持续增
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