泛的清潔能源載體,綠氫在工業、運輸領域都有巨大的潛力, 但氫能產業仍處于初期發展階段,對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業之痛。
綠氫成本計算
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.運行和維護——設備全生命周期成本。
能源成本
電力成本占綠氫制備成本的40%~60%(AWE/PEM),甚至可達80%。另外電解槽的運行時間也受制于風光發電的時間。根據測算,在光伏發電年利用小時數為1337h,度電成本為 0.26 元/kWh 的情況下,耦合光伏發電的單位堿性電解水制氫成本為 25.69 元/kgH;:在陸上風電年利用小時數為 2221h,度電成本為0.23 元/kWh 的情況下,耦合陸上風電的單位堿性電解水制氫成本為 20.21 元/kgH。
設備成本
行業數據顯示,2024年1-3月,已公開招標電解槽的綠氫項目共3個,合計電解槽招標量達67MW。2023年全年已公開招標電解槽的綠氫項目共19個,合計電解槽招標量達1882MW。已開標項目的電解槽大多為堿性,入選和第一中標候選人的堿性電解槽價格平均/中位數分別為 789.59/700萬元/套和 733.75/699.86 萬元/套(1000 Nm3/h);PEM電解槽價格平均/中位數均分別為 726.49/714.38 萬元套(200Nm3/h)。
根據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),預計到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測
2024年第一期《現代化工》發表了《資源稟賦差異地區綠氫替代灰氫潛力分析》一文,對目前及未來各地不同地區綠氫成本進行了測算。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。內蒙以21.06元/kg居成本最低,重慶則比其2倍還要高,達到46.28元/kg。
能源成本降低
從地域上來看,風光發展迅速的地區,制氫成本更低,可見電解水制氫成本受風光發電時間影響較大。當風光發電年運行時長增加,制氫成本將快速下降。據數據,當光伏發電利用小時數為1800h時,光伏發電平均度電成本約為0.18元/kWh,此時單位堿性電解水制氫成本為18.41元/kgH2。
電解槽成本降低
設備成本方面可從兩個方向入手。一是降低材料成本,使用較少的關鍵材料,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。促進所有堿性電解槽轉型為無鉑和無鈷設備;以及從整體上強制減少稀有材料的使用,作為生產規模化的前提條件。
二是擴大生產規模,通過執行高通量、自動化的制造工藝,降低每個組件的成本。但這也面臨著大型組件機械不穩定、電池最大面積限制等問題,
市場政策方面,要建立規章制度和創建市場,支持創新投資,擴大綠氫生產規模。包括設立設 備制造或部署目標、稅收激勵、對脫碳困難的部門實施強制配額以及其它降風 險機制等,同時落實新型商業模式,保障私營部門大規模投資的預期收益。促進實現氫能全價值鏈、跨區域、跨行業和利益相關者之間的目標協同和統一。
綠氫的降本是需要上下游供應鏈整體看待的問題,上游與電力系統關聯,下游要與其他產業協調,但今年以來,國內氫能政策力度日漸增強,自上而下逐級頒布,褪去危化標簽,迎來補貼新政。國家推出了一系列促進氫能發展的政策,正式將氫能納入國家能 源戰略體系規劃了氫能發 展的頂層設計,確定了氫能的戰略地位,明確了氫能在國家能源體系 中發揮的重要作用,政策扶持、規范力度不斷增強。各地方也積極響應國 家政策,通過生產許可、補貼、減排等形式促進綠電綠氫消納。
綠氫成長空間進一步打開,將帶動相關系統配套商出貨,數據顯示,2023年全國可再生氫項目規劃387個,電解槽需求超3GW,預計 2024-2025 年電解槽出貨將翻倍增長。市場需求是推動產業發展的重要力量,也為綠氫降本提供有力支持。