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6月17日，成都市人民政府印發(fā)了《成都市優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)促進城市綠色低碳發(fā)展行動方案》、《成都市優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)促進城市綠色低碳發(fā)展政策措施的通知》，提出支持可再生能源和氫能發(fā)展利用，加快建設“綠氫之都”，對綠電制氫項目市、區(qū)（市）縣兩級聯(lián)動給予0.15―0.2元/千瓦時的電費支持。

近期，深圳、廣西、重慶、河南鄭州、河北唐山等多地出臺支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，提出積極探索推動可再生能源制氫利用等舉措，加速布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》與《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021―2035年）》（下稱《規(guī)劃》）均明確提出，在可再生能源發(fā)電成本低、氫能儲輸用條件較好的地區(qū)，推進可再生能源發(fā)電制氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，打造規(guī)?；G氫生產(chǎn)基地。

然而，面臨電價、技術(shù)等多重阻礙，綠氫目前依然是小眾的“貴族能源”。行業(yè)認為，需通過技術(shù)進步逐步降低制氫成本，可再生能源與氫能產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展具有廣闊前景。

(資料圖片)

油氣與光伏企業(yè)跨界布局搶灘

在河北省張家口市崇禮區(qū)的河北建投風電制氫車間，項目配建的光伏、風機發(fā)出的電輸入到大型的圓柱體――電解槽內(nèi)，水被電解為氧氣和氫氣，再經(jīng)過純化設備吸附雜質(zhì)、分離氧氣，就得到了純度為99.999%的氫氣。

風電、光伏等可再生能源電解水制氫（“綠氫”），不僅能提高可再生能源的利用率，滿足未來含高比例可再生能源電力系統(tǒng)的大規(guī)模儲能需求，還可實現(xiàn)制氫全過程低排放，因此被看作中長期氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要氫源。

隨著光伏、風電發(fā)電成本的持續(xù)下降，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步駛?cè)肟燔嚨?，光伏制氫的競爭力正在不斷增強。海上豐富的潮汐能、波浪能、風能等可再生能源，也將助力“海氫上岸”，有助于海上風電順利進入平價上網(wǎng)時代。

2021年以來，隆基綠能、陽光電源、晶科能源等頭部光伏企業(yè)紛紛跨界進入氫能產(chǎn)業(yè)。例如，隆基綠能在光伏設備制造和解決方案的基礎(chǔ)上提出探索綠氫解決方案，推廣“綠電+綠氫”實現(xiàn)碳中和及應對氣候變化。今年4月，隆基氫能3臺套1000Nm3/h的電解水制氫設備啟運發(fā)貨。未來五年內(nèi)電解水制氫裝備產(chǎn)能將達到5―10GW。

除了新能源企業(yè)，目前包括“三桶油”在內(nèi)的石化巨頭已紛紛開展技術(shù)研發(fā)和項目示范，并宣布了自己的綠氫計劃。

中石化新疆庫車綠氫示范項目是全球在建的最大光伏綠氫生產(chǎn)項目，計劃今年10月30日投產(chǎn)，預計全年產(chǎn)綠氫2萬噸；中石油玉門油田160兆瓦光伏制氫示范項目，規(guī)劃建設160兆瓦光伏電站和7000噸電解水制氫生產(chǎn)線，將于2023年全面建成投運，預計平均發(fā)電量達2.78億千瓦時，生產(chǎn)綠氫7000噸。

中國氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2021年上半年國內(nèi)氫能產(chǎn)量同比2020年增加了25%，其中利用可再生能源制氫的比例同比提高了30%。

光大證券表示，按照《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021―2035年）》中2025年目標，綠氫制氫量10萬噸/年―20萬噸/年，以及我國氫氣總需求20萬噸/年―40萬噸/年測算，綠電制氫占比將達50%，綠氫占比的顯著提升有望推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈迎來快速發(fā)展。

電價、設備、運輸“三大攔路虎”阻礙成本下降

中石化大連石油化工研究院助理工程師孫雪婷介紹，電解水制氫成本主要表現(xiàn)在運維費用、電費等方面，其電費成本達總成本的七到八成，占比極高。

從目前典型項目的電解水制氫成本結(jié)構(gòu)來看，電價水平及電解槽系統(tǒng)初始投資成本的高低直接影響最終綠氫成本。

在經(jīng)濟層面，電解水制氫技術(shù)成本與其他制氫技術(shù)相比缺乏一定競爭力。使用電網(wǎng)的電力電解水制氫成本為每公斤35―46元，可再生能源發(fā)電電解水制氫成本為每公斤28―85元，在目前價格和技術(shù)參數(shù)下，我國風電、光伏電解水制氫成本明顯高于其他制氫方式。

從電價來看，中石油公司石油化工研究院副所長李慶勛介紹，目前生產(chǎn)1噸綠氫需要消耗5萬度綠電，以山東省煤電上網(wǎng)電價基準價0.3949元/度計算，僅電力成本就高達2萬元/噸氫。

電解槽是利用可再生能源生產(chǎn)綠氫的關(guān)鍵設備。其技術(shù)路線、性能水平、成本的發(fā)展是影響綠氫市場趨勢的重要因素。質(zhì)子交換膜電解池（PEMEC）盡管已進入工業(yè)化階段，但目前成本依然較高，貴金屬催化劑成本高是制約其成本降低的關(guān)鍵。固體氧化物電解電池（SOEC）具有工業(yè)化的潛力，其主要障礙是在成本上不占優(yōu)勢，隨著技術(shù)進一步成熟、產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，成本進一步降低，SOEC有望成為未來大規(guī)模電解水制氫的重要方式。

運輸難也是綠氫制備成本上的“攔路虎”之一?！拔鞅钡貐^(qū)雖然有棄電可用，但是當?shù)厝藷熛∩贈]有使用需求，需經(jīng)過長途運輸?shù)接行枨蟮牡貐^(qū)，加上運氫成本，成本優(yōu)勢變得并不明顯了?！本Э颇茉锤笨偛缅X晶曾坦言。

氫云鏈氫能產(chǎn)業(yè)分析師楊東川認為，風電制氫的運輸經(jīng)濟性也存在難題。制氫地與用氫地往往存在一定的空間距離，在沒有輸氫管網(wǎng)的情況下，需要通過高壓氣態(tài)等方式運輸至用氫地，成本較高。

盡管風電、光伏等可再生能源發(fā)電成本整體仍高于傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本，但已經(jīng)多年持續(xù)下降，并有望實現(xiàn)平價上網(wǎng)。

根據(jù)BNEF在全球可再生能源發(fā)電項目的跟蹤研究，預計2030年和2050年將分別下降至3.5美分/千瓦時（約0.24元/千瓦時）和2美分/千瓦時（約0.14元/千瓦時），顯著低于火力發(fā)電和天然氣發(fā)電成本。

中國科學院院士歐陽明高表示，隨著可再生能源裝機不斷擴大，效率問題可轉(zhuǎn)化為成本問題。當可再生能源電力價格低于0.15元/千瓦時的時候，可再生能源制氫的經(jīng)濟性就能得以保障，可再生能源制氫是堅持綠色低碳發(fā)展道路的必然選擇。

河北省張家口市發(fā)改委相關(guān)負責人介紹，“十四五”期間，張家口市可再生能源電解水制氫成本力爭由每公斤30元降至14元。

規(guī)模與技術(shù)同步發(fā)展可推動綠氫成本下降

未來可再生能源發(fā)電制氫成本下降，要依靠可再生能源發(fā)電度電成本和電解槽價格的進一步下降。

業(yè)內(nèi)專家分析，對于質(zhì)子交換膜電解池（PEMEC）而言，降低催化劑負載量或開發(fā)性能良好的非貴金屬催化劑、加大電池材料研發(fā)力度、盡快實現(xiàn)關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，是降低其成本、實現(xiàn)大規(guī)模制氫應用的有效途徑；對于固體氧化物電解電池（SOEC）而言，通過改進材料組成和制備工藝，開發(fā)電解性能優(yōu)異、高溫穩(wěn)定性好的電解池，增長使用壽命，同時，針對SOEC電堆開發(fā)具有良好穩(wěn)定性的其他關(guān)鍵設備（如壓縮機、加熱器等）也是實現(xiàn)其與發(fā)電系統(tǒng)耦合并長周期運行的關(guān)鍵。

據(jù)伍德麥肯茲最新發(fā)布的預測，到2025年，全球質(zhì)子交換膜電解槽制氫成本預計將下降50%，固體氧化物水電解槽成本預計也將在未來6―8年里出現(xiàn)顯著下降。

在風光資源豐富的地區(qū)，電解水制氫具有年運行小時數(shù)長的優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)普遍認為，根據(jù)部分地區(qū)的地理優(yōu)勢，其蘊藏的太陽能、風能等可再生能源足以支撐大規(guī)模電解水制氫需求，可以實現(xiàn)制氫成本的大幅下降，同時也實現(xiàn)了能源優(yōu)化處理及綜合利用。

孫雪婷建議，未來要開辟一條既能滿足大規(guī)模用氫需求，又能實現(xiàn)低成本制氫的創(chuàng)新模式，充分利用過剩電能、可再生能源來降低發(fā)電成本，此外盡量采取就地、臨近等裝置建設準則以降低氫氣的儲存及運輸成本。同時，要繼續(xù)加大新型電解水技術(shù)研發(fā)力度，推動可再生能源制氫技術(shù)大規(guī)模應用。

中石集團經(jīng)濟技術(shù)研究院高級經(jīng)濟師羅佐縣表示，西北、華北和東北組成的“三北”地區(qū)具備豐富的風力、太陽能資源；之外，南北縱向分布的東中部地區(qū)亦有豐富的太陽能資源?；诖?，根據(jù)資源分布格局，我國可構(gòu)建三北與東部“縱橫結(jié)合”的兩大陸上綠氫經(jīng)濟帶，這是未來中國綠氫產(chǎn)業(yè)的核心。

能源轉(zhuǎn)型需先立后破。在目前科技水平下，新能源和傳統(tǒng)能源的互補是繞不開的必選項。中國科學院院士、中石油集團新能源首席專家鄒才能建議，各油氣公司可利用油氣田地區(qū)豐富的風、光等資源，大力發(fā)展可再生能源制氫，保供綠氫市場。結(jié)合電解水制氫技術(shù)的突破開發(fā)離網(wǎng)光伏制氫、壓差發(fā)電制氫等應用場景，油氣公司可大規(guī)模開展可再生能源制氫試點示范，支撐示范油氣田清潔用能替代和綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。