泛的清潔能源載體,綠氫在工業(yè)、運(yùn)輸領(lǐng)域都有巨大的潛力, 但氫能產(chǎn)業(yè)仍處于初期發(fā)展階段,對(duì)政策支持和資金注入的依賴過高,尤其是在制氫方面,綠氫成本居高不下是產(chǎn)業(yè)之痛。
綠氫成本計(jì)算
綠氫成本主要由3部分組成:1.可再生能源電力——將水電解成氫氣和氧氣。2.電解槽——電解分離的場所。3.運(yùn)行和維護(hù)——設(shè)備全生命周期成本。
能源成本
電力成本占綠氫制備成本的40%~60%(AWE/PEM),甚至可達(dá)80%。另外電解槽的運(yùn)行時(shí)間也受制于風(fēng)光發(fā)電的時(shí)間。根據(jù)測算,在光伏發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)為1337h,度電成本為 0.26 元/kWh 的情況下,耦合光伏發(fā)電的單位堿性電解水制氫成本為 25.69 元/kgH;:在陸上風(fēng)電年利用小時(shí)數(shù)為 2221h,度電成本為0.23 元/kWh 的情況下,耦合陸上風(fēng)電的單位堿性電解水制氫成本為 20.21 元/kgH。
設(shè)備成本
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2024年1-3月,已公開招標(biāo)電解槽的綠氫項(xiàng)目共3個(gè),合計(jì)電解槽招標(biāo)量達(dá)67MW。2023年全年已公開招標(biāo)電解槽的綠氫項(xiàng)目共19個(gè),合計(jì)電解槽招標(biāo)量達(dá)1882MW。已開標(biāo)項(xiàng)目的電解槽大多為堿性,入選和第一中標(biāo)候選人的堿性電解槽價(jià)格平均/中位數(shù)分別為 789.59/700萬元/套和 733.75/699.86 萬元/套(1000 Nm3/h);PEM電解槽價(jià)格平均/中位數(shù)均分別為 726.49/714.38 萬元套(200Nm3/h)。
根據(jù)國際可再生能源署測算,2020年全球綠氫的平均成本約為4美元/kg(約合26元/kg),預(yù)計(jì)到2030年降至1.5美元/kg(約合10元/kg),到2050年降至1美元/kg(約合6.5元kg)。
各地制綠氫成本及未來預(yù)測
2024年第一期《現(xiàn)代化工》發(fā)表了《資源稟賦差異地區(qū)綠氫替代灰氫潛力分析》一文,對(duì)目前及未來各地不同地區(qū)綠氫成本進(jìn)行了測算。從比較來看,目前北方制氫成本低于南方,尤其是內(nèi)蒙、遼寧、黑龍江、河北、吉林五地制氫成本最低,而河南、浙江湖北、湖南、重慶則是成本最高。內(nèi)蒙以21.06元/kg居成本最低,重慶則比其2倍還要高,達(dá)到46.28元/kg。
能源成本降低
從地域上來看,風(fēng)光發(fā)展迅速的地區(qū),制氫成本更低,可見電解水制氫成本受風(fēng)光發(fā)電時(shí)間影響較大。當(dāng)風(fēng)光發(fā)電年運(yùn)行時(shí)長增加,制氫成本將快速下降。據(jù)數(shù)據(jù),當(dāng)光伏發(fā)電利用小時(shí)數(shù)為1800h時(shí),光伏發(fā)電平均度電成本約為0.18元/kWh,此時(shí)單位堿性電解水制氫成本為18.41元/kgH2。
電解槽成本降低
設(shè)備成本方面可從兩個(gè)方向入手。一是降低材料成本,使用較少的關(guān)鍵材料,尤其是Pt、Ir等成本較高的貴金屬材料,或用非貴金屬材料(Ni、Fe等)取代。促進(jìn)所有堿性電解槽轉(zhuǎn)型為無鉑和無鈷設(shè)備;以及從整體上強(qiáng)制減少稀有材料的使用,作為生產(chǎn)規(guī)?;那疤釛l件。
二是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,通過執(zhí)行高通量、自動(dòng)化的制造工藝,降低每個(gè)組件的成本。但這也面臨著大型組件機(jī)械不穩(wěn)定、電池最大面積限制等問題,
市場政策方面,要建立規(guī)章制度和創(chuàng)建市場,支持創(chuàng)新投資,擴(kuò)大綠氫生產(chǎn)規(guī)模。包括設(shè)立設(shè) 備制造或部署目標(biāo)、稅收激勵(lì)、對(duì)脫碳困難的部門實(shí)施強(qiáng)制配額以及其它降風(fēng) 險(xiǎn)機(jī)制等,同時(shí)落實(shí)新型商業(yè)模式,保障私營部門大規(guī)模投資的預(yù)期收益。促進(jìn)實(shí)現(xiàn)氫能全價(jià)值鏈、跨區(qū)域、跨行業(yè)和利益相關(guān)者之間的目標(biāo)協(xié)同和統(tǒng)一。
綠氫的降本是需要上下游供應(yīng)鏈整體看待的問題,上游與電力系統(tǒng)關(guān)聯(lián),下游要與其他產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào),但今年以來,國內(nèi)氫能政策力度日漸增強(qiáng),自上而下逐級(jí)頒布,褪去?;瘶?biāo)簽,迎來補(bǔ)貼新政。國家推出了一系列促進(jìn)氫能發(fā)展的政策,正式將氫能納入國家能 源戰(zhàn)略體系規(guī)劃了氫能發(fā) 展的頂層設(shè)計(jì),確定了氫能的戰(zhàn)略地位,明確了氫能在國家能源體系 中發(fā)揮的重要作用,政策扶持、規(guī)范力度不斷增強(qiáng)。各地方也積極響應(yīng)國 家政策,通過生產(chǎn)許可、補(bǔ)貼、減排等形式促進(jìn)綠電綠氫消納。
綠氫成長空間進(jìn)一步打開,將帶動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)配套商出貨,數(shù)據(jù)顯示,2023年全國可再生氫項(xiàng)目規(guī)劃387個(gè),電解槽需求超3GW,預(yù)計(jì) 2024-2025 年電解槽出貨將翻倍增長。市場需求是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量,也為綠氫降本提供有力支持。