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氫能作為實(shí)現(xiàn)“碳中和”戰(zhàn)略的重要組成部分，備受全球主要國家和地區(qū)的青睞，雖然可再生能源制氫現(xiàn)階段只占全球氫氣產(chǎn)量的4%左右，但潛力巨大，將引領(lǐng)制氫行業(yè)未來方向。2021年初，國際氫能委員會(huì)（Hydrogen Council）與麥肯錫聯(lián)合發(fā)布《氫能洞察》報(bào)告，從全球視角觀察氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。氫能促進(jìn)會(huì)根據(jù)此報(bào)告相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析研判，并結(jié)合國內(nèi)外情況，帶來全新氫能產(chǎn)業(yè)視角，形成全球氫能觀察2021系列研報(bào)。本篇為系列研報(bào)的第二篇，全球綠氫供應(yīng)趨勢(shì)觀察，讓我們一起開啟氫能新視野。

三大因素促綠氫成本快速下降

可再生能源制氫的生產(chǎn)成本正以超預(yù)期的速度快速下降。進(jìn)入2021年，全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的提升，也使得我們對(duì)綠氫生產(chǎn)成本有了更低的預(yù)期。

目前主要有三個(gè)因素正在推動(dòng)綠氫成本的加速下降。一是可再生能源平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）正在下降。電費(fèi)成本是制氫成本構(gòu)成的主要部分，占比達(dá)到60-70%。由于全球范圍內(nèi)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，可再生能源的成本將持續(xù)降低，到2030年，光伏發(fā)電成本預(yù)計(jì)將下降25%至0.1元/kWh，陸上風(fēng)電成本下降50%至0.2元/kWh，海上風(fēng)電成本有望下降33%。全球來看，預(yù)計(jì)資源最佳的地區(qū)度電成本下降幅度最大，包括西班牙、智利和中東等地。

二是電解槽成本正在加速下降。預(yù)計(jì)到2030年，電解槽成本將顯著下降——系統(tǒng)級(jí)（包括電解槽、電源和整流器、干燥/凈化、壓縮設(shè)備）約下降至200-250美元/千瓦。由于電解槽供應(yīng)鏈規(guī)模的加速發(fā)展，對(duì)比去年成本的預(yù)測(cè)大幅降低了30-50%，近期多家電解槽制造商已宣布產(chǎn)能擴(kuò)大計(jì)劃，總計(jì)將新增超過3GW的電解槽生產(chǎn)產(chǎn)能。同時(shí)，大型綜合可再生能源制氫項(xiàng)目的電解槽利用率水平正逐步提高。這種表現(xiàn)主要受生產(chǎn)集中化、可再生能源（例如陸上風(fēng)能和太陽能光伏）耦合和系統(tǒng)集成優(yōu)化（例如，為了優(yōu)化利用而擴(kuò)大可再生能源裝機(jī)量與電解槽產(chǎn)能）的推動(dòng)。

三是技術(shù)進(jìn)步帶來成本下降。當(dāng)前電解水制氫效率約為55kWh/kg氫氣（即生產(chǎn)1立方氫需要約4.5度電）；隨著制氫項(xiàng)目更大規(guī)?；?、更優(yōu)秀的制造工藝、以及更好的質(zhì)量品控，輔以在其他環(huán)節(jié)技術(shù)和材料的優(yōu)化（如更薄的隔膜、更高效的催化劑、減少稀有金屬的使用等），未來電解槽的效率有望降低至40kWh/kg氫氣（即生產(chǎn)1立方氫需要約3.7度電），同時(shí)由于材料及催化劑的優(yōu)化，設(shè)備折舊、其他原材料成本也有望降低50%以上，從而推動(dòng)綠氫生產(chǎn)成本持續(xù)下降。（見圖1）


全球綠氫規(guī)模效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)

全球已有約70個(gè)在建中的綠氫項(xiàng)目，其中吉瓦級(jí)項(xiàng)目22個(gè)，主要分布在歐洲（11個(gè)）和澳大利亞（7個(gè)），中東和南美也有巨大潛力。從綠氫產(chǎn)能來看，全球規(guī)劃中的吉瓦級(jí)綠氫項(xiàng)目產(chǎn)能合計(jì)144.1GW，其中歐洲和澳大利亞占了接近93%，處于絕對(duì)領(lǐng)先。按照之前歐盟提出的2024年電解槽規(guī)模達(dá)6GW、2030年達(dá)40GW的目標(biāo)來看，現(xiàn)有規(guī)劃中的綠氫項(xiàng)目如能順利投產(chǎn)則將大幅超額達(dá)標(biāo)。

隨著全球綠氫項(xiàng)目的快速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?yīng)將逐漸顯現(xiàn)。到2030年，可再生能源制氫項(xiàng)目中電解槽、電源和整流器、干燥/凈化（99.9%純度）、壓縮設(shè)備（壓縮至30巴）等核心設(shè)備的投資成本預(yù)計(jì)將從目前的1120美元/kW下降至230美元/kW。同時(shí)設(shè)備運(yùn)輸、安裝和裝配（電網(wǎng)連接）、建筑成本（用于室內(nèi)安裝）以及項(xiàng)目開發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)和試運(yùn)行等間接成本也將隨著行業(yè)規(guī)模化發(fā)展而有所下降。綠氫項(xiàng)目投資的總成本中還包括融資成本，符合項(xiàng)目加權(quán)平均資本成本(WACC)要求的邊際收益應(yīng)與其他資本支出要素成比例，例如，將WACC從7%降低到5%將使項(xiàng)目的總體投資成本減少近20%。

當(dāng)前國內(nèi)電解水制氫總產(chǎn)能約為70萬噸，市場(chǎng)投資總額約38.5億元。預(yù)計(jì)2025-2030年，制氫技術(shù)將以堿水制氫、PEM制氫技術(shù)為主，電解槽綜合成本在技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)?；l(fā)展下逐漸降至5000元/kW，2025年國內(nèi)電解水制氫總產(chǎn)量將達(dá)到300萬噸，市場(chǎng)投資額約為1022億元；到2030年，國內(nèi)電解槽總?cè)萘繉⑦_(dá)到75GW，投資額增長至3750億元。

2030年前綠氫將實(shí)現(xiàn)與灰氫同價(jià)

灰氫和藍(lán)氫的碳排成本，是加速綠氫與灰氫同價(jià)的重要因素之一。如引入碳排成本，綠氫或?qū)⒃?028年實(shí)現(xiàn)與灰氫同價(jià)。假設(shè)到2030年碳排成本增長至為50美元/噸（二氧化碳當(dāng)量），2040年150美元/噸，2050年300美元/噸，可將綠氫與灰氫實(shí)現(xiàn)同價(jià)的時(shí)間提前至2028年至2034年。確切的時(shí)間將取決于各地資源稟賦和政策要求。

在擁有最佳可再生資源但天然氣成本較高的國家（例如智利），綠氫最早將在2028年實(shí)現(xiàn)與灰氫同價(jià)。在可再生能源和天然氣資源都一般的地區(qū)（例如，德國），可能會(huì)在2032年實(shí)現(xiàn)綠氫與灰氫同價(jià)。到2034年，可再生能源和天然氣資源均豐富的地區(qū)（例如，美國部分地區(qū)）可實(shí)現(xiàn)綠氫與灰氫同價(jià)。（見圖2）。


綜上所述，對(duì)比2020年國際氫能委員會(huì)的預(yù)測(cè)，以上這些因素將共同推動(dòng)綠氫成本預(yù)測(cè)曲線在平均成本區(qū)間降低20%，在最佳成本區(qū)間降低30%。

例如中歐的海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目（或同類普通資源的綠氫項(xiàng)目），制氫成本將從2020年的5.4美元/公斤下降到2030年的2.3美元/公斤，其中LCOE的下降對(duì)綠氫成本的影響最大。由于電力成本的相關(guān)性更高，擁有低成本可再生能源的地區(qū)，綠氫降本趨勢(shì)也將更快。而例如中東的光伏制氫項(xiàng)目（或同類低成本可再生能源制綠氫項(xiàng)目），到2030年，制氫成本將下降到1.5美元/公斤。在這種情況下，與海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目相比，電解槽投資成本的下降對(duì)推動(dòng)綠氫成本下降的影響更大。

同時(shí)，兩類項(xiàng)目也可以應(yīng)用風(fēng)光耦合或通過集成設(shè)計(jì)來優(yōu)化制氫系統(tǒng)，在可再生能源產(chǎn)能過剩導(dǎo)致的電量損失和電力減少導(dǎo)致的制氫系統(tǒng)低利用率之間取得平衡。如澳大利亞、智利或沙特阿拉伯等風(fēng)光資源充足的國家將從這種綜合資源優(yōu)勢(shì)中受益（見圖3）。


國內(nèi)方面，在現(xiàn)階段約97%的氫氣都是由化石能源制氫或副產(chǎn)氫獲得，為實(shí)現(xiàn)碳減排和化石能源替代的目標(biāo)，后續(xù)應(yīng)主要發(fā)展藍(lán)氫和綠氫，并逐步替代灰氫。發(fā)展藍(lán)氫是我國獨(dú)有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但采用CCUS的化石能源制氫及副產(chǎn)氫最多只能降低80%碳排放，可作為灰氫向綠氫的過渡階段。

未來十年我國風(fēng)電、光伏每年新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)分別在5000萬千瓦和7000萬千瓦左右，可再生能源發(fā)電成本將進(jìn)一步下降，到2030年綠氫潛在產(chǎn)能預(yù)計(jì)可以超過400萬噸。國內(nèi)電解水制氫設(shè)備方面，隨著技術(shù)發(fā)展和自主化的提升、電解槽生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大以及自動(dòng)化水平提高，到2030年電解水制氫設(shè)備的固定成本有望降低50-60%。

根據(jù)氫促會(huì)預(yù)測(cè)，在“十四五”期間，我國將在積極利用工業(yè)副產(chǎn)氫的同時(shí)，大力發(fā)展可再生能源電解水制氫示范，氫氣平均制備成本降至20元/kg；到2030年，國內(nèi)電解水制氫規(guī)模將達(dá)到75GW左右，氫氣平均制備成本15元/kg左右；遠(yuǎn)期到2050年，我國將以可再生能源發(fā)電制氫為主，副產(chǎn)氫、化石能源制氫配合CCUS技術(shù)、生物制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術(shù)為有效補(bǔ)充，氫氣平均制備成本降至10元/kg。 

原標(biāo)題：全球綠氫供應(yīng)趨勢(shì)觀察