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當經(jīng)濟性逐步得到體現(xiàn)后，可再生能源電制氫將成為我國制氫領(lǐng)域的主力軍，電解水制氫設備有望迎來廣闊的發(fā)展機遇。

我國氫能產(chǎn)業(yè)政策的“1+N”體系已搭建完畢，各地政府政策出臺步伐加快，未來發(fā)展目標清晰明確。2019年氫能首次寫入政府工作報告，2020年《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》將氫能列入能源范疇，目前我國已有21個省份、50多個地級市發(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、運和下游加氫站。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、運，儲運分為氣態(tài)、液態(tài)、氫化物、固態(tài)儲運等四種方式。下游加氫站主要分為壓縮、儲氫和加注等三類設備。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，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

可再生能源電制氫成本

電解水所產(chǎn)氫氣為“綠氫”，被認為是氫氣生產(chǎn)的最終方向。目前，綠氫成本遠遠高于其他傳統(tǒng)制氫方式，我國不同制氫途徑的成本對比如圖1所示。


然而，隨著太陽能發(fā)電、風電的成本不斷下降，風、光資源條件優(yōu)越地區(qū)可再生能源制氫的低成本優(yōu)勢逐漸彰顯。水電解制氫系統(tǒng)是可再生能源制氫的核心設備，其性能對制氫成本平價化起到重要作用。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備，我國堿性電解裝置在國際上具有成本性能方面的較強競爭力；質(zhì)子交換膜電解槽具備快速啟停優(yōu)勢，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，成本下降后更有優(yōu)勢。目前，市場已有100余家致力于水電解制氫裝備研制的公司，制氫裝備短時間內(nèi)快速更新，加速推動了制氫能耗不斷降低，制氫成本持續(xù)下降。

目前，我國煤制氫成本為9.7~13.7元/千克，天然氣制氫成本為9.8~13.7/千克，焦爐副產(chǎn)氫的綜合成本為9.3~15元/千克。經(jīng)過測算，當可再生能源電價降至0.16元/千瓦時，堿性電解和PEM系統(tǒng)電解設備價格分別降至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；當可再生能源電價降至0.13元/千瓦時，堿性電解和PEM系統(tǒng)電解設備價格分別降至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。當經(jīng)濟性逐步得到體現(xiàn)后，可再生能源電制氫將成為我國制氫領(lǐng)域的主力軍，電解水制氫設備有望迎來廣闊的發(fā)展機遇（見圖2、圖3）。


可再生能源電制氫的項目趨勢

近期，第三批風光大基地項目的申報已經(jīng)陸續(xù)啟動，根據(jù)已下發(fā)的申報文件，第三批風光基地仍以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點，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)先申報項目類型看，源網(wǎng)荷儲、離網(wǎng)制氫和100%消納項目將逐漸成為第三批風光基地的重點。

從發(fā)展規(guī)劃來看，內(nèi)蒙古、山西、寧夏等地率先成為“十四五”時期風光制氫示范項目主要建設地區(qū)。根據(jù)“十四五”時期各省區(qū)能源電力規(guī)劃情況，內(nèi)蒙古自治區(qū)新增和累計風光裝機均居全國首位，將成為我國新能源第一大省。近日，內(nèi)蒙古發(fā)布了我國首個省級風光制氫一體化項目實施方案，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目建設要求。山西省在第三批大基地項目申報文件中提出，將風光氣儲一體化和大規(guī)模離網(wǎng)式可再生能源電解水制氫作為大基地項目的開發(fā)重點。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。

氫能應用場景

交通領(lǐng)域。氫能源電池車在低溫、長距離、大功率場景下比電動汽車有顯著優(yōu)勢，同時國家對氫能源車輛的補貼已向中重型、中遠程傾斜，中重型車輛補貼力度明顯加大，預計未來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；港口、機場、礦山等場景，綠氫應用與交通融合將意味著動力系統(tǒng)的變革。我國客車和物流車的研制應用較多，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，由于目前國內(nèi)加氫站基礎(chǔ)設施體系尚未完善，氫能汽車示范應用均采取公交線路和短距離物流運輸?shù)男问健?br />
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。“新能源+綠氫+化工”耦合發(fā)展是化工領(lǐng)域的重要轉(zhuǎn)型方向，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)近年來陸續(xù)布局了氫能冶金產(chǎn)業(yè)，河鋼集團等企業(yè)已建設氫能冶金示范工程。但是，氫能在冶金領(lǐng)域面臨來自生物質(zhì)的競爭，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)提供碳氫原料。

在電力和建筑領(lǐng)域。氫用于電力行業(yè)的綜合儲能效率（30%～45%）遠低于電化學儲能效率（80%～90%），且電化學儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模和成本下降趨勢較為迅猛，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)的競爭。

電力企業(yè)氫能市場開發(fā)建議

一是關(guān)注氫能項目經(jīng)濟性。隨著能耗“雙控”向碳排放“雙控”目標轉(zhuǎn)變加速，灰氫產(chǎn)業(yè)因碳捕集成本與環(huán)境成本導致綜合效益不斷下降，綠電在技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；l(fā)展的推動加速下，制氫成本逐漸接近藍氫成本，綜合效益將愈發(fā)凸顯。當前電力企業(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一體化項目，建議高度關(guān)注投資效益和工程收益，項目前期要科學統(tǒng)籌工程技術(shù)方案策劃和成本效益測算。

二是熟悉氫能項目管理機制。氫能的應用場景目前主要集中在交通領(lǐng)域，將來還會涉及化工領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域等多個應用場景，項目申報管理流程中將涉及更多的管理機構(gòu)。各地、各領(lǐng)域的管理機構(gòu)的政策導向和項目申報管理流程的效率是影響項目推進速度的制約因素，建議企業(yè)在開發(fā)中高度關(guān)注管理機構(gòu)的項目開發(fā)建設要求，派出人員常駐項目開發(fā)地，及時對接管理機構(gòu)并協(xié)調(diào)解決項目推進中的問題。

三是加強氫能產(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)鏈上下游適當延伸，有利于與上下游企業(yè)建立項目、資源、市場、技術(shù)、資本等多方位的合作關(guān)系，共同努力降低氫能項目全產(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、技術(shù)及相關(guān)設備三維度進一步突破成本約束。在儲運氫環(huán)節(jié)上，加強與儲運企業(yè)的合作，重點關(guān)注液態(tài)儲氫、介質(zhì)（氨）儲氫領(lǐng)域，在技術(shù)研發(fā)、銷售渠道方面深入合作；在液氫運輸及管道運輸方面，通過技術(shù)發(fā)展與規(guī)模化生產(chǎn)走雙向驅(qū)動降成本之路。在加注環(huán)節(jié)，利用傳統(tǒng)能源企業(yè)基礎(chǔ)設施優(yōu)勢，合建氫電油氣綜合供能服務站；利用設備企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)制造和集成能力，合作拓展加氫儲氫業(yè)務、氫燃料電池產(chǎn)品等，共同推動降低加氫站投資運營成本，共同提升氫能的多場景應用能力，讓合作方在氫能市場開發(fā)中占有更大市場份額。

四是加強政企、銀企合作深度。金融資本在支持氫經(jīng)濟發(fā)展上將扮演關(guān)鍵角色，而明確商業(yè)模式有助于促進氫能行業(yè)內(nèi)資金流動。建議電力企業(yè)主動溝通幫助資金發(fā)放機構(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)合作機制和框架。

本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》第12期。作者系中國能源建設股份有限公司王芃杉。

原標題： 可再生能源電制氫發(fā)展趨勢及市場開發(fā)有關(guān)建議