到2030年 可再生能源制氫用戶側(cè)成本可以降至2美元/千克

:《氫能經(jīng)濟(jì)展望》報(bào)告研究結(jié)果表明，2050年前，全球大部分地區(qū)可再生能源制氫成本可以降至0.8至1.6美元/千克。對應(yīng)的天然氣價(jià)格為6至12 美元/百萬英熱單位（MMBtu），與中國、巴西、印度、德國和斯堪的納維亞半島當(dāng)前的天然氣價(jià)格相比是有競爭力的。如果將氫氣存儲和管道基礎(chǔ)設(shè)施的成本也考慮在內(nèi)，到2030年，中國、印度和西歐的可再生制氫用戶側(cè)成本可以降至2美元/千克（相當(dāng)于15美元/百萬英熱單位），到2050年降至1美元/千克（相當(dāng)于7.4美元/百萬英熱單位）。

氫氣本身是一種清潔的燃料，可在眾多應(yīng)用環(huán)節(jié)中替代煤、石油和天然氣。但是，為了實(shí)現(xiàn)整體環(huán)境的正效益，氫氣的生產(chǎn)必須源自清潔的途徑，而非通過當(dāng)前主流的制氫方法，即未采取減排手段的化石燃料制氫。

可再生氫氣可以通過電解水來獲得，而電解過程所需的電能則來自成本低廉的風(fēng)電和太陽能發(fā)電。過去五年中，電解槽的成本下降了40％。如果電解槽的部署規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，成本還將繼續(xù)下降。報(bào)告指出，如能采用碳捕獲和封存技術(shù)，通過化石燃料也可制得清潔氫氣，但成本可能會更高。

報(bào)告指出，到2050年，若碳價(jià)達(dá)到50美元/噸二氧化碳時(shí)，足以讓鋼鐵企業(yè)放棄煤炭，轉(zhuǎn)用清潔氫氣；碳價(jià)達(dá)到60美元/噸二氧化碳時(shí)，水泥行業(yè)將轉(zhuǎn)用氫能供熱；碳價(jià)達(dá)到78美元/噸二氧化碳時(shí)，制氨的化工企業(yè)也會轉(zhuǎn)用氫氣供能；碳價(jià)達(dá)到145美元/噸二氧化碳且氫氣成本降至1美元/千克，則船只也可通過清潔氫氣提供動力。到2031年，以氫氣為燃料的重型卡車成本可能比柴油更低。但對于乘用車、公共汽車和輕型卡車而言，純電驅(qū)動的成本更低。

可再生能源制氫的必要性及存在的問題

可再生能源制氫有它的優(yōu)勢，采用了可再生能源，以風(fēng)光水等等可再生能源為載體，以氫氣作為一個(gè)二次能源的載體，在能源轉(zhuǎn)型中可以和電力互為補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)、建筑、電力、交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)互聯(lián)。

目前廣泛使用的氫源主來自化石燃料、電解水和化工副產(chǎn)氫。此外，生物質(zhì)制氫、核能制氫和光催化制氫正在研究，還沒達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平?？稍偕茉粗茪渲荒苓x擇電解水制氫，化石燃料制氫和化工副產(chǎn)氫都是有碳排放的。

現(xiàn)在成熟的水電解制氫主要有兩種，一是堿性水電解制氫，二是純水電解制氫，如今固體氧化物電解水制氫技術(shù)現(xiàn)在也在研發(fā)的如火如荼，但是還沒有達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平。堿性電解水制氫技術(shù)相對比較成熟，可以大規(guī)模應(yīng)用，工藝比較簡單，成本比較低廉。純水電解制氫比堿性制氫有更高的電流密度，結(jié)構(gòu)更緊湊，更加安全可靠，更適用于小規(guī)模的制氫場合。

風(fēng)、光發(fā)電有很大不確定性，包括水電有枯水期和豐水期，主要的特點(diǎn)是間歇性、波動性、隨機(jī)性，尤其是風(fēng)力發(fā)電隨機(jī)性、波動性更加厲害。很難為負(fù)載提供一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，我國風(fēng)光資源非常豐富，但是由于電網(wǎng)難以承受，風(fēng)光資源的開發(fā)還受到一定影響。盡管我國風(fēng)、光發(fā)電是全世界發(fā)展最快的，可能規(guī)模也是最大的，但是還有很多資源有待于開發(fā)。

要用可再生能源制氫來去解決這樣的問題，主要還是要解決幾方面的問題：一是寬功率的調(diào)整范圍，根據(jù)它的波動性和不確定性，整個(gè)制氫系統(tǒng)需要有一個(gè)比較寬的功率調(diào)整范圍；二是從電力上來講，電力耦合，想辦法把波動降到最小，適應(yīng)制氫系統(tǒng)的需要。整個(gè)系統(tǒng)需要有一個(gè)大的控制系統(tǒng)，如果大規(guī)模制氫的話，大規(guī)模制氫工廠有一個(gè)大的控制系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與測量、數(shù)據(jù)通訊和傳輸，還有控制策略的實(shí)現(xiàn)等等。最主要的是制氫設(shè)備，制氫設(shè)備需要能夠適應(yīng)寬功率波動的高效低成本的制氫系統(tǒng)，才能有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制氫。

如何解決可再生能源儲運(yùn)難題、成本難題？

另外，可再生能源制氫的技術(shù)瓶頸，儲運(yùn)和大規(guī)模的儲存運(yùn)輸也存在一定的問題。大部分的風(fēng)光電往往建設(shè)在遠(yuǎn)離氫能應(yīng)用終端比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，像我國的三北地區(qū)、東北地區(qū)、西北地區(qū)，離經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)有一定的距離，離終端的用戶可能比較遠(yuǎn)。

今后的發(fā)展方向，一是要發(fā)展低溫液氫的儲運(yùn)技術(shù)，二是如果要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的使用的話，天然氣摻氫的技術(shù)也是下一步應(yīng)該做的一個(gè)方向。另外，在將來有很大規(guī)模的氫能應(yīng)用的時(shí)候，氫能能夠代替天然氣來做居民的燃?xì)獾臅r(shí)候，也需要做長距離的氫氣管道的輸送技術(shù)。這些技術(shù)可能現(xiàn)在更多的還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系也需要完善。

在整個(gè)大規(guī)模制氫的成本方面，現(xiàn)在可再生能源制氫的成本主要有三個(gè)比較大的瓶頸：一是整體來說，各個(gè)地方的電價(jià)還不夠低，因?yàn)橐盟娊獾脑O(shè)備，水電解制氫的設(shè)備主要成本就是電，電價(jià)不夠低是它的瓶頸之一；二是應(yīng)用的場景還不夠多；三是使用的規(guī)模還不夠大，規(guī)模小，也一定程度上導(dǎo)致了電價(jià)很難下降。

張家口市政府給可再生能源制氫制定了一些特殊的政策，也有了比較低的電價(jià)。但這只是示范，在整個(gè)國家層面上，電價(jià)還是相對比較高。應(yīng)該從以下這幾個(gè)方面來解決這些問題，主要解決場景和規(guī)模的問題。要鼓勵(lì)發(fā)展氫能基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)通過研發(fā)和技術(shù)進(jìn)步，降低綠色氫氣的供應(yīng)成本，這個(gè)主要是通過大規(guī)模的風(fēng)電光伏資源的開發(fā)，帶動發(fā)電成本進(jìn)一步降低。

二是應(yīng)該將氫能用于低碳密集型行業(yè)，可再生能源制氫的應(yīng)用，現(xiàn)在大部分還限于燃料電池的應(yīng)用場景。在其他的工業(yè)領(lǐng)域，包括石化領(lǐng)域，包括以前的傳統(tǒng)用氫的領(lǐng)域，也應(yīng)該想辦法用可再生能源氫氣來替代原來用化石能源制取的氫氣，來實(shí)現(xiàn)減排，這能夠使氫氣的規(guī)模能夠得到有效的擴(kuò)大。另外就是開發(fā)一些用氫氣和二氧化碳合成的產(chǎn)品，包括一些化工產(chǎn)品，也能擴(kuò)大氫氣的使用場合。同時(shí)在建設(shè)的時(shí)候要盡量考慮將生產(chǎn)氫氣的場合和使用氫氣的場合縮短距離，以降低它的運(yùn)輸成本。

可再生能源制氫有很好的發(fā)展前景。隨著我國可再生能源發(fā)電量的提高，還有可再生能源制氫成本競爭力的提升，可再生能源制氫一定會在以后的能源結(jié)構(gòu)中占有一席之地，能夠起到越來越的作用，也能逐步從灰氫過渡到綠氫，實(shí)現(xiàn)碳的減排和改善國家能源體系這么一個(gè)重任。