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可再生能源制氢经济账:电价低于2毛6就有成本优势(附实测数据模型)

北极星氢能网 来源:香橙会研究院  作者:黄奕  2020/12/28 9:34:33 我要投稿

北极星氢能网讯:当前主要制氢方式有氯碱化工副产氢、焦炉煤气副产氢、煤制氢和天然气重整制氢等。当电价为0.26元/kWh时,与氯碱化工副产氢相比,可再生能源制氢成本已具备可比性。

(来源:微信公众号“香橙会研究院” ID:xch-club 作者:黄奕)

1可再生能源制氢成本

可再生能源制氢的原理是基于电解水制氢,根据电解质的不同,可分为碱性水电解、质子交换膜水电解和固体氧化物水电解三种。目前,碱性水电解技术最为成熟,单机规模可达1000Nm3 H₂/h,系统寿命为20年。

表1 电解水制氢比较

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资料来源:香橙会研究院整理

以1000Nm3 H₂/h碱性水电解项目为例,项目全生命周期为20年,根据香橙会研究院的调研,目前此类项目的固定成本投入为2100~2300万元,涵盖碱性水电解制氢装置、氢气纯化装置、材料费、安装服务费、土建费、压缩机、固定式加氢装置、充装系统等项目。若按年工作8000小时来计,则1Nm3 H₂的固定成本为0.13~0.14元,折合1.47~1.62元/kg。

表2 可再生能源制氢固定成本

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资料来源:香橙会研究院

变动成本方面,主要有设备维护费、水费和电费。(1)设备维护费若每年按设备投资额的3%计提,则1Nm3H₂的设备维护费用为0.07~0.08元,折合0.76~0.84元/kg;(2)水费根据香橙会研究院的调研数据,1Nm3H₂的水费为0.05元,折合0.56元/kg;(3)电费若按0.3元/kWh、5kWh/Nm3H₂来计,则1Nm3H₂的电费1.5为元,折合16.85元/kg。

因此,综上所述,1Nm3H₂的总体制取成本为1.75~77元,折合19.65~19.87元/kg,其中,电费占据84.81%~85.78%。

表3 可再生能源制氢成本构成

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资料来源:香橙会研究院

图1 可再生能源制氢成本构成(基于中位数水平)

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资料来源:香橙会研究院整理

2小结

(1)与柴油相比,当前“绿氢”燃料成本还是相对过高,是制约燃料电池汽车产业发展的一大关键因素。

表4 “绿氢”零售价

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资料来源:香橙会研究院整理

当前可再生能源制氢的成为约为19.65~19.87元/kg(电价为0.3元/kWh)。考虑百公里运输成本10元/kg,加氢站设备折旧、运营费用等成本12元/kg,在7元/kg国家补贴情况下,对于站外供氢加氢站而言,“绿氢”零售价勉强达到35元/kg附近。换言之,当前31吨以上燃料电池重卡的“绿氢”燃料成本为7元/km(百公里耗氢量20kg),远高于同吨位柴油重卡2.2~2.4元/km的燃料成本。因此,若“绿氢”是燃料电池商用车的长远立足之本,则成本是一大关键因素。

而站内制氢加氢站由于省去中间运输环节,“绿氢”成本显著下降。即便无法完全依靠站内制氢,也可以通过站内站外相结合的方式摊薄氢气成本。因此,在可再生能源富集的地区,地方有关部门在规划加氢站时,应当因地制宜,综合考虑可再生能源与应用场景,尽可能地在加氢站添置制氢设施,并对制氢设施予以适当的奖补措施。

(2)期待可再生能源制氢优惠电价成为国策。

我国亟需探索一条“绿氢”成本下降路径,其中,电价是“绿氢”成本的决定性因素。当电价为0.3元/kWh时,则占比为84.81%~85.78%;若按当前全国一般工商业平均电价0.53~0.67元/kWh来计算,则电费占比将超过90%,且“绿氢”制取成本将超过30元/kg。因此,期待国家发改委等相关部委以此次燃料电池汽车示范应用为契机,基于国家能源安全和国内大循环发展战略,出台可再生能源制氢优惠电价政策。目前,仅有广东、四川等地对可再生能源制氢项目予以优惠电价政策支持。

表5广东和四川可再生能源制氢电价优惠措施

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资料来源:香橙会研究院整理

表6当前电力价格一览

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资料来源:国家发改委,香橙会研究院整理

3)当电价为0.26元/kWh时,可再生能源制氢具有一定的优势。

当前主要制氢方式有氯碱化工副产氢、焦炉煤气副产氢、煤制氢和天然气重整制氢等。其中,焦炉煤气副产氢、煤制氢和天然气重整制氢含有大量的碳杂质,氢气提纯成本实际是很高的,还要对CO2/CO进行捕集、利用和封存(CCS/CCUS)。因此,这三种制氢方式的成本比预想的要高,实际制取成本或将超过20元/kg,可再生能源制氢与其相比,已具备优势。而氯碱化工副产氢纯度高、制取成本低,根据香橙会研究院调研情况,氯碱化工副产氢成本在10~15元/kg。因此,当电价为0.26元/kWh时,与氯碱化工副产氢相比,可再生能源制氢成本已具备可比性。

表7 主要制氢方式成本比较

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资料来源:香橙会研究院

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