可再生能源制氫需著力解決成本瓶頸

:“2019氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新峰會”日前在山東濟南舉行。峰會以“探索氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟”為主題，交流探討了產(chǎn)業(yè)在政策、技術(shù)、模式等方面的成功經(jīng)驗及創(chuàng)新探索。并且，會上還透露出山東即將發(fā)布全省的氫能規(guī)劃，這將是全國首個省級氫能規(guī)劃。

國發(fā)能研院、綠能智庫認為，制氫是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)；綜合考慮制氫成本、環(huán)保和能源安全等因素，未來我國制氫的關(guān)鍵在于發(fā)展可再生能源發(fā)電制氫；可再生能源發(fā)電的挑戰(zhàn)在于解決發(fā)電成本和運輸成本的問題；其中太陽能發(fā)電制氫可能成為最有前景的制氫方法之一。

（來源：國發(fā)能研院、綠能智庫 作者：李靖恒）

制氫布局是氫能發(fā)展的基礎(chǔ)

9月23日，國際能源署（IEA）聯(lián)合中國石油經(jīng)濟技術(shù)研究院在北京發(fā)布《氫的未來，抓住今天的機遇》。報告稱，氫可以幫助解決各種關(guān)鍵的能源挑戰(zhàn)，包括幫助儲存太陽能光伏和風能等可再生能源的可變產(chǎn)出，以更好地滿足需求?，F(xiàn)在正是氫能產(chǎn)業(yè)擴大技術(shù)規(guī)模、降低成本，并使氫能得到廣泛推廣的重要時期。報告同時也指出，制氫成本過高、氫產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展緩慢、化石能源制氫產(chǎn)生的碳排放以及相關(guān)法律法規(guī)的欠缺，仍是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含上游制氫、中游儲運和下游加氫及終端應(yīng)用。氫氣也是燃料電池的最主要原料之一。隨著氫能應(yīng)用的發(fā)展和推廣，未來氫氣的需求將快速增長。因此，氫氣制備環(huán)節(jié)是氫能發(fā)展產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

從2010年到2017年，我國氫氣產(chǎn)量翻了一倍，其中超過一半的產(chǎn)量來自于煤制氫。2019年6月，中國氫能聯(lián)盟編制的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》稱，氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分，預(yù)計到2050年，氫能在中國能源體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬噸，年經(jīng)濟產(chǎn)值超過10萬億元。

資料: 智研咨詢整理

國發(fā)能研院、綠能智庫認為，隨著下游應(yīng)用的發(fā)展，上游氫氣生產(chǎn)量的提升會導(dǎo)致制氫成本的下降。在規(guī)劃未來制氫布局的過程中，如何兼顧制氫成本、環(huán)保和能源安全等因素，是我國氫能產(chǎn)業(yè)是否能在未來實現(xiàn)長期健康發(fā)展的重要前提。

化石能源制氫成本優(yōu)勢仍然明顯

目前中國主要的制氫方法有三種，一是是以煤炭、天然氣為主的化石能源制氫；二是電解水制氫；三是以焦慮煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫。

目前，化石能源制氫技術(shù)最成熟、成本最低。其中，煤制氫不僅成本最低，產(chǎn)量占比也最大，我國近年來超過百分之60的氫氣來源于煤制氫。然而，煤制氫最低成本依然超過10.5元/公斤，最高成本超過17元/公斤，再加上提純、壓縮、儲運等費用，進入加氫站約為40元/公斤，最終的銷售價格普遍達到60元/公斤以上。以一輛常規(guī)的氫燃料電池物流車來說，每跑百公里所需費用至少180元，遠高于柴油車的110元。

天然氣制氫的成本比煤制氫高一倍左右。但是在未進行脫碳處理的情況下，天然氣制氫的碳排放強度比煤制氫低一倍。我國目前天然氣的進口依存度高，過度依賴天然氣制氫不利于我國的能源安全。

來源：國際能源署

電解水制氫的成本較高，如果采用一般工業(yè)用電制氫，按照工業(yè)用電目前每度電1元的價格來計算，電解水制氫成本是煤制氫成本的8倍左右。再加上提純、壓縮費、儲運以及相應(yīng)利潤，進入加氫站的價格估計將高達110元/公斤。因此，工業(yè)用電制氫不具有經(jīng)濟可行性。

可再生能源發(fā)電制氫不會產(chǎn)生碳排放，成本也低于火電電網(wǎng)制氫。目前，我國可再生能源制氫的量還非常微小。國發(fā)能研院、綠能智庫認為，雖然我國制氫方法在很長一段時間都將以化石能源為主，但是隨著太陽能、風能等能源的發(fā)展，可再生能源制氫的占比將在未來逐漸增加。

可再生能源發(fā)電制氫的前景和挑戰(zhàn)

國發(fā)院能研院、綠能智庫認為，從成本、環(huán)保減排、能源安全等綜合角度考慮，未來我國制氫的關(guān)鍵在于發(fā)展可再生能源發(fā)電制氫。到2050年，我國可再生能源制氫占比有望達到70%，而化石能源制氫可能下降到20%左右。

來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、國金證券、中國氫能聯(lián)盟

發(fā)展可再生能源制氫不僅有利于減少污染排放，還可以幫助消納光伏、風電等可再生能源發(fā)電，減少棄風棄光率。我國邊遠地區(qū)風電資源豐富，但是由于風電的季節(jié)性及波動大，發(fā)電不穩(wěn)定等特點導(dǎo)致了可再生電力資源的大量浪費。2018年中國棄風、棄光電量分別達到277億千瓦時和55億千瓦時，按制取1公斤氫氣耗費39.7kWh電能的折算比例，2018年總棄電量可制氫約84萬噸，相當于國內(nèi)煤氣制氫總量的十二分之一、天然氣制氫總量的三分之一。2018年12月，國家發(fā)改委等部委印發(fā)的《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》要求，“探索可再生能源富余電力轉(zhuǎn)化為熱能、冷能、氫能，實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用”。

國內(nèi)一些地方已經(jīng)開始布局可再生能源電解水制氫產(chǎn)業(yè)。比如，吉林省2019年發(fā)布的《白城市新能源與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》稱，力爭到2035年，風電裝機2000萬千瓦、光伏裝機1500萬千瓦，年生產(chǎn)氫氣能力達到百萬噸級，產(chǎn)值近2000億元。這是目前國內(nèi)首個由地方政府主導(dǎo)的可再生能源制氫發(fā)展規(guī)劃，致力于打造“中國北方氫谷”。

目前新能源發(fā)電制氫的關(guān)鍵仍在于進一步降低發(fā)電成本。比如，白城的可再生能源風電的成本為每度電0.22元，制氫成本平均超過20元/公斤，還是遠高于煤制氫的最低成本10.5元/公斤。中國科學院院士歐陽明高也認為，目前，可再生能源電解水制氫的效率不高。

然而在未來，可再生能源發(fā)電的成本有望實現(xiàn)持續(xù)下降，其中太陽能發(fā)電制氫可能成為最有前景的制氫方法之一。8月12日，英國《自然•能源》雜志12日在線發(fā)表的一項最新研究稱，中國城市的工商業(yè)太陽能系統(tǒng)供電已經(jīng)比電網(wǎng)供電便宜，這可能刺激中國工商業(yè)在未來增加使用太陽能系統(tǒng)。目前，我國光伏制氫還沒有開始推廣，但我國擁有強大的光伏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和光伏發(fā)電裝機量。截至6月底，我國光伏裝機規(guī)模達到了185.59GW，在太陽能資源豐富的西北地區(qū)分布廣泛。

去年531光伏新政以來，光伏市場在短時期內(nèi)收到了沖擊。隨著補貼的退坡，大批落后產(chǎn)能逐漸被淘汰，而多家行業(yè)龍頭企業(yè)則沒有停下擴產(chǎn)的步伐。以后光伏的發(fā)展將越來越不需要依靠補貼，因為補貼擾動而導(dǎo)致的周期性波動也會越來越弱。組件價格持續(xù)下滑和度電成本持續(xù)降低將更多的來源于行業(yè)的長期性成長。

來源：國家統(tǒng)計局

陽光電源股份有限公司董事長曹仁賢認為，使用全離網(wǎng)光伏制氫方案，不僅能夠?qū)⑻柲茈娬镜耐顿Y盤活，同時由于不受電網(wǎng)限制，可以規(guī)模自定，獨立發(fā)展。據(jù)曹仁賢估計，在相關(guān)問題得以解決的前提，以白城為參考標準，在25乘以25平方公里的面積上可以年產(chǎn)100萬噸氫氣，而電費僅一毛多，效率電的利用效率可達96%左右。光伏部件與系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新迭代將使得光伏發(fā)電成本低于煤電、核電、氣電等。并且，光伏應(yīng)用將呈現(xiàn)多元化趨勢，各種地面和建筑屋面、立面應(yīng)用將長期共同發(fā)展。預(yù)計，光伏深度儲能、光伏制氫將在2025年推廣普及。

除了發(fā)電成本之外，運輸成本也是可再生能源面臨的挑戰(zhàn)之一。我國大規(guī)模的風電、光電往往建設(shè)在遠離氫能應(yīng)用終端的偏遠地區(qū)。未來如果利用這些可再生能源制氫將產(chǎn)生較高昂的儲運成本。為了降低運輸成本，偏遠地區(qū)的可再生能源制氫應(yīng)更多考慮管道運輸，雖然管道運輸前期固定投資非常高昂，但管道運輸?shù)男?、成本都具?yōu)勢，隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大。在未來長距離、大規(guī)模的氫氣運輸中，管道輸氫有望成為最優(yōu)的運輸方式。