中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：當(dāng)經(jīng)濟(jì)性逐步得到體現(xiàn)后，可再生能源電制氫將成為我國(guó)制氫領(lǐng)域的主力軍，電解水制氫設(shè)備有望迎來(lái)廣闊的發(fā)展機(jī)遇。
我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)政策的“1+N”體系已搭建完畢，各地政府政策出臺(tái)步伐加快，未來(lái)發(fā)展目標(biāo)清晰明確。2019年氫能首次寫入政府工作報(bào)告，2020年《中華人民共和國(guó)能源法（征求意見稿）》將氫能列入能源范疇，目前我國(guó)已有21個(gè)省份、50多個(gè)地級(jí)市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與政策。
氫能全產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫、中游氫的提純、儲(chǔ)、運(yùn)和下游加氫站。上游制氫主要分為電解制氫、副產(chǎn)氫、化工原料制氫、石化原料制氫等四條路線。中游氫的提純、儲(chǔ)、運(yùn)，儲(chǔ)運(yùn)分為氣態(tài)、液態(tài)、氫化物、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等四種方式。下游加氫站主要分為壓縮、儲(chǔ)氫和加注等三類設(shè)備。與副產(chǎn)氫、化工原料制氫和石化原料制氫等其他制氫路線相比，電力企業(yè)在上游中的電解水制氫（綠氫）路線上具有規(guī)劃和技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，制氫成本是決定規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵因素。
制氫發(fā)展趨勢(shì)
可再生能源電制氫成本
電解水所產(chǎn)氫氣為“綠氫”，被認(rèn)為是氫氣生產(chǎn)的最終方向。目前，綠氫成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)制氫方式，我國(guó)不同制氫途徑的成本對(duì)比如圖1所示。
然而，隨著太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電的成本不斷下降，風(fēng)、光資源條件優(yōu)越地區(qū)可再生能源制氫的低成本優(yōu)勢(shì)逐漸彰顯。水電解制氫系統(tǒng)是可再生能源制氫的核心設(shè)備，其性能對(duì)制氫成本平價(jià)化起到重要作用。堿性電解槽（AWE）和質(zhì)子交換膜電解槽（PEM）是現(xiàn)在主流的兩種電解水制氫設(shè)備，我國(guó)堿性電解裝置在國(guó)際上具有成本性能方面的較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力；質(zhì)子交換膜電解槽具備快速啟停優(yōu)勢(shì)，能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，成本下降后更有優(yōu)勢(shì)。目前，市場(chǎng)已有100余家致力于水電解制氫裝備研制的公司，制氫裝備短時(shí)間內(nèi)快速更新，加速推動(dòng)了制氫能耗不斷降低，制氫成本持續(xù)下降。
目前，我國(guó)煤制氫成本為9.7~13.7元/千克，天然氣制氫成本為9.8~13.7/千克，焦?fàn)t副產(chǎn)氫的綜合成本為9.3~15元/千克。經(jīng)過(guò)測(cè)算，當(dāng)可再生能源電價(jià)降至0.16元/千瓦時(shí)，堿性電解和PEM系統(tǒng)電解設(shè)備價(jià)格分別降至1000元/千瓦和2750元/千瓦之際，堿性電解水制氫和PEM電解水制氫成本分別是11.64元/千克和14.34元/千克，與化石能源制氫（+CCUS技術(shù)）的成本相當(dāng)；當(dāng)可再生能源電價(jià)降至0.13元/千瓦時(shí)，堿性電解和PEM系統(tǒng)電解設(shè)備價(jià)格分別降至800元/千瓦和1400元/千瓦，堿性電解水制氫和PEM電解水制氫成本分別是9.21元/千克和10.02元/千克，與現(xiàn)階段的化石能源制氫成本相當(dāng)。當(dāng)經(jīng)濟(jì)性逐步得到體現(xiàn)后，可再生能源電制氫將成為我國(guó)制氫領(lǐng)域的主力軍，電解水制氫設(shè)備有望迎來(lái)廣闊的發(fā)展機(jī)遇（見圖2、圖3）。
可再生能源電制氫的項(xiàng)目趨勢(shì)
近期，第三批風(fēng)光大基地項(xiàng)目的申報(bào)已經(jīng)陸續(xù)啟動(dòng)，根據(jù)已下發(fā)的申報(bào)文件，第三批風(fēng)光基地仍以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)，延伸至石油氣田、采煤沉陷區(qū)、石漠化、鹽堿地等。從提出的優(yōu)先申報(bào)項(xiàng)目類型看，源網(wǎng)荷儲(chǔ)、離網(wǎng)制氫和100%消納項(xiàng)目將逐漸成為第三批風(fēng)光基地的重點(diǎn)。
從發(fā)展規(guī)劃來(lái)看，內(nèi)蒙古、山西、寧夏等地率先成為“十四五”時(shí)期風(fēng)光制氫示范項(xiàng)目主要建設(shè)地區(qū)。根據(jù)“十四五”時(shí)期各省區(qū)能源電力規(guī)劃情況，內(nèi)蒙古自治區(qū)新增和累計(jì)風(fēng)光裝機(jī)均居全國(guó)首位，將成為我國(guó)新能源第一大省。近日，內(nèi)蒙古發(fā)布了我國(guó)首個(gè)省級(jí)風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目實(shí)施方案，從氫能需求、新能源規(guī)劃配置、制氫方案等方面明確了綠氫示范項(xiàng)目建設(shè)要求。山西省在第三批大基地項(xiàng)目申報(bào)文件中提出，將風(fēng)光氣儲(chǔ)一體化和大規(guī)模離網(wǎng)式可再生能源電解水制氫作為大基地項(xiàng)目的開發(fā)重點(diǎn)。寧夏回族自治區(qū)發(fā)布的能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃明確提出，發(fā)展離網(wǎng)型可再生能源電解水制氫。
氫能應(yīng)用場(chǎng)景
交通領(lǐng)域。氫能源電池車在低溫、長(zhǎng)距離、大功率場(chǎng)景下比電動(dòng)汽車有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)國(guó)家對(duì)氫能源車輛的補(bǔ)貼已向中重型、中遠(yuǎn)程傾斜，中重型車輛補(bǔ)貼力度明顯加大，預(yù)計(jì)未來(lái)氫燃料電池中重型卡車將成為氫燃料電池商用車的主戰(zhàn)場(chǎng)；港口、機(jī)場(chǎng)、礦山等場(chǎng)景，綠氫應(yīng)用與交通融合將意味著動(dòng)力系統(tǒng)的變革。我國(guó)客車和物流車的研制應(yīng)用較多，頭部企業(yè)已具備氫能客車及物流車商業(yè)化發(fā)展的條件。但是，由于目前國(guó)內(nèi)加氫站基礎(chǔ)設(shè)施體系尚未完善，氫能汽車示范應(yīng)用均采取公交線路和短距離物流運(yùn)輸?shù)男问健?
冶金領(lǐng)域。氫能冶金技術(shù)為鋼鐵行業(yè)脫碳提供了新途徑，大大減少了冶金行業(yè)的碳排放?！靶履茉?綠氫+化工”耦合發(fā)展是化工領(lǐng)域的重要轉(zhuǎn)型方向，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)近年來(lái)陸續(xù)布局了氫能冶金產(chǎn)業(yè)，河鋼集團(tuán)等企業(yè)已建設(shè)氫能冶金示范工程。但是，氫能在冶金領(lǐng)域面臨來(lái)自生物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)，生物質(zhì)焦炭可作為冶金還原劑，生物質(zhì)也可為化工行業(yè)提供碳?xì)湓稀?
在電力和建筑領(lǐng)域。氫用于電力行業(yè)的綜合儲(chǔ)能效率（30%～45%）遠(yuǎn)低于電化學(xué)儲(chǔ)能效率（80%～90%），且電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模和成本下降趨勢(shì)較為迅猛，而建筑領(lǐng)域的氫能供暖也面臨電氣化和生物質(zhì)供暖技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。
電力企業(yè)氫能市場(chǎng)開發(fā)建議
一是關(guān)注氫能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。隨著能耗“雙控”向碳排放“雙控”目標(biāo)轉(zhuǎn)變加速，灰氫產(chǎn)業(yè)因碳捕集成本與環(huán)境成本導(dǎo)致綜合效益不斷下降，綠電在技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展的推動(dòng)加速下，制氫成本逐漸接近藍(lán)氫成本，綜合效益將愈發(fā)凸顯。當(dāng)前電力企業(yè)在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中大量參與可再生能源電制氫的投資或投建營(yíng)一體化項(xiàng)目，建議高度關(guān)注投資效益和工程收益，項(xiàng)目前期要科學(xué)統(tǒng)籌工程技術(shù)方案策劃和成本效益測(cè)算。
二是熟悉氫能項(xiàng)目管理機(jī)制。氫能的應(yīng)用場(chǎng)景目前主要集中在交通領(lǐng)域，將來(lái)還會(huì)涉及化工領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，項(xiàng)目申報(bào)管理流程中將涉及更多的管理機(jī)構(gòu)。各地、各領(lǐng)域的管理機(jī)構(gòu)的政策導(dǎo)向和項(xiàng)目申報(bào)管理流程的效率是影響項(xiàng)目推進(jìn)速度的制約因素，建議企業(yè)在開發(fā)中高度關(guān)注管理機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)要求，派出人員常駐項(xiàng)目開發(fā)地，及時(shí)對(duì)接管理機(jī)構(gòu)并協(xié)調(diào)解決項(xiàng)目推進(jìn)中的問(wèn)題。
三是加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作。電力企業(yè)從制氫環(huán)節(jié)出發(fā)，向氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游適當(dāng)延伸，有利于與上下游企業(yè)建立項(xiàng)目、資源、市場(chǎng)、技術(shù)、資本等多方位的合作關(guān)系，共同努力降低氫能項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本。建議電力企業(yè)在制氫環(huán)節(jié)上，加強(qiáng)與傳統(tǒng)能源制氫、副產(chǎn)氫企業(yè)、制氫裝備企業(yè)等合作，并從原料供應(yīng)、技術(shù)及相關(guān)設(shè)備三維度進(jìn)一步突破成本約束。在儲(chǔ)運(yùn)氫環(huán)節(jié)上，加強(qiáng)與儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的合作，重點(diǎn)關(guān)注液態(tài)儲(chǔ)氫、介質(zhì)（氨）儲(chǔ)氫領(lǐng)域，在技術(shù)研發(fā)、銷售渠道方面深入合作；在液氫運(yùn)輸及管道運(yùn)輸方面，通過(guò)技術(shù)發(fā)展與規(guī)?；a(chǎn)走雙向驅(qū)動(dòng)降成本之路。在加注環(huán)節(jié)，利用傳統(tǒng)能源企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢(shì)，合建氫電油氣綜合供能服務(wù)站；利用設(shè)備企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)制造和集成能力，合作拓展加氫儲(chǔ)氫業(yè)務(wù)、氫燃料電池產(chǎn)品等，共同推動(dòng)降低加氫站投資運(yùn)營(yíng)成本，共同提升氫能的多場(chǎng)景應(yīng)用能力，讓合作方在氫能市場(chǎng)開發(fā)中占有更大市場(chǎng)份額。
四是加強(qiáng)政企、銀企合作深度。金融資本在支持氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展上將扮演關(guān)鍵角色，而明確商業(yè)模式有助于促進(jìn)氫能行業(yè)內(nèi)資金流動(dòng)。建議電力企業(yè)主動(dòng)溝通幫助資金發(fā)放機(jī)構(gòu)深入了解氫能行業(yè)，協(xié)商參與氫能發(fā)展的商業(yè)模式，加強(qiáng)與政府、銀行方的溝通合作，簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，建立相關(guān)合作機(jī)制和框架。
本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》第12期。作者系中國(guó)能源建設(shè)股份有限公司王芃杉。
