氢产业经济效益分析-供需空间分布错位利用符合经济规律
在我国，制氢资源丰富、制氢成本较低的地区主要集中在山西、内蒙古等内陆地区以及新疆、宁夏、甘肃等西北地区，而用氢地区却主要集中在华中华南地区，这也就意味着，对于全国的氢能产业链而言，面临着制造费用和运输费用的权衡取舍，生产成本和储运成本难以同时兼顾。如果选择较低的生产成本，就要面对高额的运输费用；而如果选取就地制取就近使用，则要面临较高的生产成本。根据我们的计算，在已有的运输技术条件下，资源和需求的空间分布错位进一步限制了对氢能的大规模应用前景，从而导致我国未来短期内的氢能发展模式更有可能以区域化、本地化的发展模式为主，全国层面的大规模发展仍存在不少距离。
一、氢的生产成本分析
目前我国制氢方式主要有化石燃料制氢（煤制氢、天然气制氢等）、工业副产氢以及电解水制氢等。2020年我国氢气产能约4100万吨，产量约3343万吨，已经为世界上第一制氢大国。我国当前的氢气主要用于化工原料，在化工领域充当原材料或中间产品，如合成氨、炼油油品精制、甲醇生产等，但未来随着氢能产业的发展，氢作为一种能源的用途将会显著上升，并成为主流。
在氢能产业链上游，技术突破的侧重于成本、绿。目前，“灰氢”的生产占据了氢气生产的主流，但随着双碳
目标的落地和实施，氢气的生产将会从“灰氢”向“蓝氢”以及“绿氢”转变，技术代表了未来行业内的重要发展方向。
1、化石原料制氢
目前主流的化石原料制氢方式有天然气制氢和煤制氢。天然气制氢主要通过甲烷蒸汽重整，在催化剂的作用下生成H2和CO，分离后再对CO变换，与水蒸气反应生成CO2和H2。天然气蒸气重整制氢是传统制氢工艺，技术成熟，广泛应用于生产炼厂氢气、纯氢、合成气和合成氨原料，是工业上最常用的制氢方法。
煤制氢是煤炭主要以水煤浆或煤粉的形式，经气化炉在1000℃以上的高温条件下与气化剂反应生成合成气（H2+CO），CO与H2分离后CO经水蒸气变换转变为H2和CO2，再经过脱除酸性气体（CO2+SO2）以及PSA提纯等工艺流程，得到高纯度的氢气。近些年从原料的易得性和成本角度出发，越来越多的制氢企业，如炼厂和尿素厂选择煤制氢工艺，同时近几年煤制油和煤制烯烃等煤化工行业的迅速发展也使煤气化技术获得了更大发展空间，技术研发、工程设计和操作水平获得了较大提升。
根据相关行业氢气成本模型的计算方法计算天然气制氢和煤制氢的氢气成本，设原料天然气成本价为2.5CNY/m³，煤炭800CNY/t为计算依据，同时对外售价加15%毛利进行核算。根据相关资料，假设天然气
制氢设备投资按照3000Nm³/h，投资强度为2.9万元，其中设备按20年折旧，设备年运行时间按照8000h来计算，发现平均每生产1m³/H2，设备折旧仅为0.0012元，忽略不计。同理，煤制氢设备投资按照9000Nm³/h，投资强度3.3万元/Nm³/h，折旧年限20年,发现平均每生产1m³H2，设备折旧仅为0.00045元，也可忽略不计。
此外，本文对CCUS技术的应用也进行了核算，计算了加入CCUS技术的制氢成本，根据相关资料显示CCUS技术在天然气处理行业除碳的成本为190-300元/吨CO2，煤化工110-220元/吨CO2，天然气制氢的CO2排放量为制备1kgH2排放10.1kgCO2计算，煤制氢的CO2排放量按照制备1kgH2排放20.0kgCO2来计算（各机构统计数据不同，本文选取清华大学核能与新技术研究院《中国不同制氢方式成本分析》测算数据进行参考）
结果见下表：
化石燃料制氢成本核算表
太平洋汽车模型
* 数据来源：中国石油化工集团、CNKI、洛克资本
通过成本核算可知，在不使用CCUS（碳封存和碳捕捉技术）的前提下，天然气制氢成本为12.8元/kg，煤制氢的成本为12.64元/kg，二者不相上下。但由于煤制氢的碳排放量要比天然气制氢的碳排放量高，因此在含CCUS的成本中，煤制氢的成本要略高于天然气制氢。
化石燃料的原料成本是整个制氢成本中占比最大的部分（天然气成本占到天然气制氢成本73%以上，煤炭成
本占到煤制氢成本54%以上），所以二者的原料价格就对制氢成本至关重要。
天然气制氢生产成本占比
煤制氢生产成本占比
* 数据来源：中国石油化工集团
由于天然气成本占比更大，相对而言，天然气制氢对原料价格更为敏感。由于我国天然气价格主要由政府制定，价格相对固定，波动幅度不大。而我国煤炭价格主要由市场决定，而煤炭价格受国家政策和市场供需的影响较大，在短期内往往会由波动，所以煤制氢的成本也会随之波动。因此虽然一般情况下煤制氢成本低于天然气制氢，但在市场发生变化时其成本可能会超过天然气制氢。下图为动态情况下，相同氢气成本与需要的天然气和煤炭价格的对比。