氫儲(chǔ)能大機(jī)會(huì)

4月15日，國(guó)家能源局發(fā)布了《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于做好可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃編制工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》（以下稱“《通知》”）。通知顯示，至2021年3月底前，將形成國(guó)家《可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃（送審稿）》，經(jīng)合法性審查等程序后上報(bào)或印發(fā)。

規(guī)劃編制的一個(gè)重點(diǎn)，是“優(yōu)先開發(fā)當(dāng)?shù)胤稚⑹胶头植际娇稍偕?a href="http://www.msthinker.com/news/article-1695.html" target="_blank">能源資源，大力推進(jìn)分布式可再生電力、熱力、燃?xì)獾仍谟脩魝?cè)直接就近利用，結(jié)合儲(chǔ)能、氫能等新技術(shù)，提升可再生能源在區(qū)域能源供應(yīng)中的比重。”

這是國(guó)家層面首次明確，氫能將作為可再生能源的一個(gè)儲(chǔ)能手段派上大用場(chǎng)。

1 氫儲(chǔ)能被派上大用場(chǎng)

根據(jù)這份規(guī)劃，到2030年非化石能源消費(fèi)占比要力爭(zhēng)達(dá)到20％。

而國(guó)家能源局2019年曾在國(guó)新辦新聞發(fā)布會(huì)上表示，2018年，我國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重才14.3％；至2020年，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到15％的目標(biāo)。到2030年20％目標(biāo)，尚有一定距離。

氫能等儲(chǔ)能技術(shù)，能提升中國(guó)可再生能源的應(yīng)用比例嗎？

日本福島2月底完工了高達(dá)10MW級(jí)的光伏制氫裝置建設(shè)并運(yùn)營(yíng)，國(guó)內(nèi)上市公司陽(yáng)光電源成立了專門的氫能事業(yè)部，并與榆樹市簽訂的400MW風(fēng)電制氫項(xiàng)目；京能電力投資230億元在內(nèi)蒙古鄂托克前旗開展風(fēng)、光、氫、儲(chǔ)一體化項(xiàng)目等。

這些企業(yè)將光伏余電用來(lái)制氫，實(shí)現(xiàn)能源的儲(chǔ)存。

中科院院士歐陽(yáng)明高曾表示，通過(guò)電解水制氫，是解決可再生能源不穩(wěn)定性的重要途徑之一。

一是儲(chǔ)氫比電池儲(chǔ)電價(jià)格低?？紤]儲(chǔ)氫壽命與儲(chǔ)能電池壽命，氫氣發(fā)電成本約為儲(chǔ)能電池的1/10。

二是儲(chǔ)氫與儲(chǔ)電有互補(bǔ)性。電池是高頻雙向調(diào)節(jié)，氫能是低頻調(diào)節(jié)，這兩者之間具有互補(bǔ)性。

三是氫能作為商品的屬性更好。

一位光伏行業(yè)資深人士向香橙會(huì)研究院表示，目前考慮光伏行業(yè)補(bǔ)貼下滑現(xiàn)狀，很多企業(yè)也在尋找新的突破點(diǎn)。同時(shí)光伏發(fā)電由于受到光照等因素影響，具有波動(dòng)性較大，時(shí)間段發(fā)電量差別大的特征明顯，對(duì)于電網(wǎng)調(diào)節(jié)增加了一定的難度。

現(xiàn)階段全國(guó)雖然很多企業(yè)開始在制氫領(lǐng)域開始試探但是落地較慢，主要原因還是光伏產(chǎn)業(yè)本身項(xiàng)目落地周期較長(zhǎng)，成本問(wèn)題以及大規(guī)模制氫可參考項(xiàng)目不多造成的。

2 光伏產(chǎn)業(yè)制氫的經(jīng)濟(jì)賬

目前水電解制氫，主要分為堿性電解槽（AE）、質(zhì)子交換膜（PEM）和固體氧化物電解質(zhì)電解槽（SOEC）三大技術(shù)方向。其中，AE已經(jīng)非常成熟，PEM已經(jīng)成為目前很多新晉企業(yè)主要研究方向，而SOEC國(guó)內(nèi)有研究單位，但距離產(chǎn)業(yè)化尚有距離。目前電解水制氫成本隨著單體電解設(shè)備能力提升以及制氫規(guī)模擴(kuò)大也在快速下降。

水電解制氫的廠商，蘇州競(jìng)立、中船重工718所、大陸制氫、中電豐業(yè)等團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域都有很長(zhǎng)時(shí)間的積累。

目前應(yīng)用的大規(guī)格電解槽有500Nm3/h、600Nm3/h、1000Nm3/h等規(guī)格，而且電解槽的規(guī)格越大，設(shè)備成本及制氫成本都有下降空間。

我們以500Nm3/h及1000Nm3/h電解槽為例，進(jìn)行測(cè)算：

目前市場(chǎng)上500Nm3/h堿水電解槽價(jià)格約為10000元/m3H2，1000m3堿水電解槽價(jià)格約為7800元/m3H2。場(chǎng)景設(shè)定：

1）成熟的堿性電解槽壽命約在20年，每年8000小時(shí)工作時(shí)長(zhǎng)；

2）光伏電價(jià)0.3元；

3）每標(biāo)方電解電耗采取較高的5度電（非綜合能耗）。

不考慮人工費(fèi)用及設(shè)備大修等情況下（該部分因?yàn)榍闆r不同差距較大，受調(diào)查項(xiàng)目人工成本區(qū)間0.15－0.35元每標(biāo)方），制氫設(shè)備及電價(jià)端，500Nm3/h堿水電解槽理想全生命周期下每標(biāo)方價(jià)格約在1.669元，即每公斤氫氣約18.69元，1000Nm3/h堿水電解槽理想全生命周期下每標(biāo)方價(jià)格約在1.654元，即每公斤氫氣約18.525元。

而在PEM領(lǐng)域，香橙會(huì)研究院從山東賽克賽斯氫能源有限公司獲得的消息，該公司目前具備生產(chǎn)1000m3/h的PEM純水電解設(shè)備生產(chǎn)能力，為多槽結(jié)構(gòu)，該電解槽價(jià)格約為30000元/m3H2左右。我們按照該產(chǎn)品數(shù)據(jù)，進(jìn)行了PEM電解水制氫的測(cè)算。

其設(shè)備設(shè)計(jì)壽命15年，總計(jì)約12萬(wàn)小時(shí)，其生命周期內(nèi)產(chǎn)氫量為1.2億標(biāo)方，電解槽拆分成本后，每方氫氣價(jià)格約為0.25元，增加水費(fèi)每噸約0.05元、維護(hù)費(fèi)用低于堿水電解槽，此處也以0.05元每標(biāo)方計(jì)算及電費(fèi)總計(jì)1.5元，單標(biāo)方價(jià)格約為1.85元，即每公斤氫氣約20.72元。

此間可以發(fā)現(xiàn)的是，電解水制氫的兩種技術(shù)路徑，最大的成本還是來(lái)自于電力，這兩個(gè)數(shù)據(jù)中都沒(méi)有考慮到運(yùn)營(yíng)的情況，這其中又涉及到氫的凈化、加壓、存儲(chǔ)等，出廠綜合成本都在30元上下甚至更高。如果非現(xiàn)場(chǎng)制氫還需要考慮運(yùn)輸成本。

但同時(shí)可以看到的是在可再生能源的成本端，隨著制氫技術(shù)的提高，單槽制氫能力提升，制氫規(guī)模的加大，成本降幅很大，早期很多10m3/h小型電解水槽設(shè)備價(jià)格很高，均攤每立方時(shí)價(jià)格都以數(shù)十萬(wàn)元起。

從光伏企業(yè)角度來(lái)看，一位光伏行業(yè)人員提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)算：100MW規(guī)模的光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，其光伏系統(tǒng)建設(shè)成本達(dá)到3億元，增加壓縮機(jī)及電解設(shè)備以及其他成本，成本可能接近或超過(guò)5.5億元。考慮電的利用效率，如果光照條件良好，光伏年產(chǎn)氫氣理論值可達(dá)2600噸左右。

這種高純度的氫氣更適合在附加值較高的下游，如果圍繞這些制氫園區(qū)建設(shè)車用燃料電池加氫站運(yùn)營(yíng)，以出廠氫價(jià)格售價(jià)45元/Kg計(jì)算，成本可在數(shù)年內(nèi)回收。香橙會(huì)研究院從光伏企業(yè)從業(yè)人員處獲悉，光伏發(fā)電項(xiàng)目的正?；厥罩芷诩s在7年，這筆賬企業(yè)在前期可研時(shí)候就需要算明白。

3 光伏制氫路上的“攔路虎”

但對(duì)電解水項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，很多測(cè)算將0.3元作為光伏制氫的門檻電價(jià)。實(shí)際操作過(guò)程中光伏制氫障礙在哪里？

香橙會(huì)研究院綜合行業(yè)信息如下：

首先光伏從賣電到賣氫的轉(zhuǎn)換并非易事。

到目前為止雖然中國(guó)已經(jīng)是世界第一光伏裝機(jī)大國(guó)，但全部是并網(wǎng)賣電，既省事又習(xí)慣，每月按上網(wǎng)電量結(jié)算電費(fèi)收入?，F(xiàn)在要改成并網(wǎng)后制氫，特別是余電制氫，技術(shù)和運(yùn)營(yíng)方式都要大改變，一般光伏企業(yè)還沒(méi)有這個(gè)能力。離網(wǎng)制氫DC－DC的技術(shù)問(wèn)題需要解決，也有間歇制氫需要把握的技術(shù)要點(diǎn)，并網(wǎng)或離網(wǎng)制氫目前尚無(wú)示范項(xiàng)目可借鑒。

同時(shí)，光伏售電到售氫的經(jīng)濟(jì)賬還沒(méi)有算過(guò)來(lái)。

國(guó)際上已有光伏發(fā)電成本低于0.25元的說(shuō)法，國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電也有可望低于0.20元的說(shuō)法，但目前很多區(qū)域光伏上網(wǎng)收購(gòu)電價(jià)都遠(yuǎn)高于這個(gè)電價(jià)，（《2020年光伏發(fā)電實(shí)施方案》征求意見(jiàn)稿中納入國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼范圍的一、二、三類地區(qū)新增集中式光伏電站指導(dǎo)價(jià)分別確定為每千瓦時(shí)0.33元（含稅，下同）、0.38元、0.47元，此前該指標(biāo)價(jià)格更高。）電站可能寧愿少發(fā)甚至棄光也不愿去尋求制氫，要到光伏企業(yè)必須自己消納的地步光伏企業(yè)才會(huì)去考慮制氫售氫成為一個(gè)氫經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。

氫的儲(chǔ)運(yùn)、銷售存在難題需要解決。

光伏豐富之地，用氫稀少，大規(guī)模光伏制氫必須要有很好的氫能消納方案。用光伏制氫來(lái)生產(chǎn)甲醇，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫，氫液化都是很好的方案，光伏制氫合成甲醇稱之為“液態(tài)陽(yáng)光”，中科院己有8位院士呼吁將此作為國(guó)家能源戰(zhàn)略來(lái)發(fā)展。氫氣液化在民用領(lǐng)域己?jiǎn)?dòng)，近期將有示范項(xiàng)目落地。這些技術(shù)上去了，儲(chǔ)運(yùn)和銷售將突破長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)钠款i，推動(dòng)氫能的“西氫東送”，“北氫南送”。

而據(jù)香橙會(huì)研究院了解，這幾項(xiàng)技術(shù)的成本問(wèn)題或技術(shù)難度現(xiàn)正在解決中。同時(shí)，管道運(yùn)輸在未來(lái)也會(huì)成為一個(gè)重要方向。香橙會(huì)研究院是上海大智慧股份有限公司（601519.SH）旗下子公司，是領(lǐng)先的氫能服務(wù)機(jī)構(gòu)。提供數(shù)據(jù)研報(bào)、資訊PR、政府招商、戰(zhàn)略咨詢、融資FA等服務(wù)。