當(dāng)前，氫能發(fā)展備受矚目。因“跨界耦合”的特性，其被公認(rèn)為清潔能源體系建設(shè)的助推器。傳統(tǒng)制氫方式包括天然氣制氫、煤制氫等，但仍難擺脫對(duì)化石能源的依賴(lài)。近兩年，可再生能源電解水制氫技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭漸顯，其工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染，被視為制氫最佳路線。

據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》預(yù)計(jì)，到 2050 年，氫能在中國(guó)能源體系中的占比約為 10%，氫能需求量接近 6000 萬(wàn)噸，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，但被各界寄予厚望的電解水制氫卻僅占?xì)錃饪偖a(chǎn)能的 4%。原因何在？

尚處起步階段 造價(jià)高削弱電力富余優(yōu)勢(shì)

由于電費(fèi)占整個(gè)水電解制氫生產(chǎn)費(fèi)用的 80%左右，因此水電解制氫成本的關(guān)鍵在于耗能問(wèn)題。存在兩條降成本途徑：

一是降低電解過(guò)程中的能耗，可通過(guò)開(kāi)發(fā) PEM（質(zhì)子交換膜電解） 及 SOEC（固體氧化物電解） 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；

二是采用低成本電力為制氫原料，關(guān)鍵在于依靠光伏和風(fēng)電的發(fā)展。

“當(dāng)前，我國(guó)新能源裝機(jī)量逐年增長(zhǎng)，已遠(yuǎn)超電網(wǎng)承載能力，新能源消納矛盾突出。棄風(fēng)、棄光、棄水電量呈逐年增加趨勢(shì)，這在一定程度上為可再生能源電解水制氫提供了有利條件?！笨得魉箲?zhàn)略部氫能項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊小珂說(shuō)。

據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018 年，我國(guó)棄風(fēng)棄光電量 554 億千瓦時(shí)。若按照每立方米氫氣耗電5千瓦時(shí)計(jì)算，全國(guó)棄風(fēng)電量即可生產(chǎn) 110.8 億立方米高純度氫氣；水電方面，2018 年，我國(guó)全年棄水量達(dá) 691 億千瓦時(shí)，大量水電富余。

“采用電解水制氫可有效緩解水電棄水難題。通過(guò)利用富余水電制氫，將棄水‘變廢為寶’，在產(chǎn)氫的同時(shí)，也提升了水電項(xiàng)目的綜合經(jīng)濟(jì)效益。”中氫新能技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)周明強(qiáng)同時(shí)指出，富余水電、光電、風(fēng)電制氫在技術(shù)上完全可行，但其尚無(wú)法形成規(guī)模化發(fā)展的主要癥結(jié)在于制氫成本過(guò)高。

我國(guó)煤制氫技術(shù)路線成本在 0.8—1.2 元/標(biāo)方之間，天然氣制氫成本受原料價(jià)格影響較大，綜合成本略高于煤制氫，為 0.8—1.5 元/標(biāo)方，而對(duì)電解水制氫而言，按目前生產(chǎn)每立方米氫氣需要消耗大約 5—5.5 千瓦時(shí)電能計(jì)算，即使采用低谷電制氫（電價(jià)取 0.25 元/千瓦時(shí)），加上電費(fèi)以外的固定投資，制氫綜合成本高于 1.7 元/立方米?！皬碾娊馑O(shè)備來(lái)講，其造價(jià)比其他制氫方式都要高?！敝苊鲝?qiáng)說(shuō)，同等規(guī)模的制氫系統(tǒng)， 電解水制氫的造價(jià)約為天然氣制氫的 1.5 倍、煤制氫的 3 倍，相較于其他制氫方式，可再生能源電解水制氫方式不具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。“針對(duì)可再生能源電解水制氫實(shí)踐的數(shù)量和體量近年來(lái)快速增長(zhǎng)，來(lái)自各行各業(yè)的熱情正在升溫， 但規(guī)模和探索尚處起步階段?！睏钚＄嬲f(shuō)。

生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)成本制約規(guī)模化發(fā)展

可再生能源電解水制氫成本主要集中在電價(jià)和氫能運(yùn)輸兩方面。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露， 當(dāng)?shù)綉?hù)電價(jià)在 0.25 元/千瓦時(shí)左右時(shí)，可再生能源電解水制氫的成本才會(huì)與傳統(tǒng)化石能源制氫相當(dāng)，而對(duì)于電價(jià)較高的上海、北京等地而言，僅電解水的電價(jià)成本， 就足以讓可再生能源電解水制氫企業(yè)“望而卻步”。

“我國(guó)西北、西南地區(qū)可再生資源豐富，電價(jià)偏低，其用電價(jià)格普遍在全國(guó)平均線以下，對(duì)發(fā)展可再生能源電解水制氫較為有利，制氫成本可以明顯降低。在一定規(guī)模下，甚至能夠與化石能源制氫持平?！睏钚＄嬲f(shuō)。

對(duì)此，周明強(qiáng)表示，風(fēng)電富裕地區(qū)雖可滿(mǎn)足可再生能源電解水制氫對(duì)電價(jià)的成本要求，但對(duì)于可再生能源豐富的地區(qū)，如新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、四川、云南等地，氫能消納能力卻相對(duì)有限，因此，制得的氫氣需運(yùn)輸至其他氫能應(yīng)用規(guī)模較大的地市。“氫的運(yùn)輸成本高、效率低?！敝苊鲝?qiáng)說(shuō)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)最普遍的運(yùn)氫方式為高壓儲(chǔ)氫罐拖車(chē)運(yùn)輸，但其運(yùn)輸效率極低，僅為1—2%。

我們了解到， 一臺(tái)高壓儲(chǔ)氫罐拖車(chē)的成本約為 160 萬(wàn)元，其運(yùn)輸百公里儲(chǔ)運(yùn)成本為 8.66 元/kg，隨著距離的增加，其運(yùn)輸成本受人工費(fèi)和油費(fèi)推動(dòng)仍會(huì)顯著上升；若采用液氫槽車(chē)運(yùn)輸氫氣，雖運(yùn)輸效率有明顯提高，但一臺(tái)液氫槽車(chē)的投資為 400 萬(wàn)元，液氫槽車(chē)運(yùn)輸百公里儲(chǔ)運(yùn)成本為 13.57 元/kg，若距離增加至 500 千米，成本則為14.01 元/kg。“氫氣的運(yùn)輸成本占終端氫氣售價(jià)的一大部分，這極大阻礙了可再生能源電解水制氫的規(guī)模化發(fā)展?！敝苊鲝?qiáng)說(shuō)。

甲醇儲(chǔ)氫項(xiàng)目落地 有望打開(kāi)新局面

對(duì)于氫儲(chǔ)存運(yùn)輸成本高、運(yùn)輸難問(wèn)題， 中國(guó)科學(xué)院院士、 中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦日前表示，目前，蘭州新區(qū)液態(tài)太陽(yáng)燃料項(xiàng)目已開(kāi)發(fā)出采用二氧化碳加氫制甲醇儲(chǔ)存方式，為氫運(yùn)輸提供了全新途徑。其可解決高壓運(yùn)輸、儲(chǔ)存成本與安全問(wèn)題， 還可實(shí)現(xiàn)二氧化碳回收和全流程清潔目標(biāo)。

蘭州新區(qū)液態(tài)太陽(yáng)燃料項(xiàng)目于2018 年啟動(dòng)，該項(xiàng)目采用 10MW 光伏電解水制氫，制得的氫再與企業(yè)排放的二氧化碳合成甲醇?！疤m州新區(qū)液態(tài)太陽(yáng)燃料項(xiàng)目將制得的氫氣合成甲醇，省去了運(yùn)輸氫氣的高昂費(fèi)用，亦使得效率提高至 80%以上。目前，該項(xiàng)目也已在張家港等地進(jìn)行示范?！敝苊鲝?qiáng)說(shuō)。

對(duì)此，中科院大連化學(xué)物理研究所副研究員王集杰認(rèn)為，該項(xiàng)目技術(shù)路線對(duì)緩解我國(guó)能源安全問(wèn)題乃至全球生態(tài)文明建設(shè)具有重大意義：一方面其探索了中國(guó)西部地區(qū)豐富的太陽(yáng)能等可再生能源的優(yōu)化利用模式，將太陽(yáng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料甲醇，提供了一條特高壓輸電之外的有效利用可再生能源的路徑；另一方面，液體燃料甲醇又是綠氫載體，有助于解決氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩y題。

對(duì)于電解水制氫未來(lái)發(fā)展，楊小珂表示，近年來(lái)，無(wú)論項(xiàng)目數(shù)量還是項(xiàng)目規(guī)模，可再生能源電解水制氫發(fā)展都在加速增長(zhǎng)?！伴L(zhǎng)期來(lái)看，經(jīng)濟(jì)性是未來(lái)可再生能源電解水制氫市場(chǎng)可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵。

要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，除了政府要加大政策支持外，可再生能源電解水制氫企業(yè)也應(yīng)不斷探索氫能發(fā)展全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式，找準(zhǔn)終端應(yīng)用氫能場(chǎng)景，電解水制氫實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、 產(chǎn)業(yè)化將指日可待。”楊小珂說(shuō)。

編輯：jq