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绿氢爆发却潜藏“危机”?

   2023-11-27 高工氢电辛友38710
核心提示:目前全国多地政策纷纷加码,绿氢重点项目接连落地,绿氢今年迎来了大爆发。

今年6月,首个万吨级可再生能源制氢示范项目在内蒙古鄂尔多斯成功制取第1方氢气;8月30日,新疆库车绿氢示范项目全面建成投产,标志着我国绿氢规模化工业应用实现零的突破。目前全国多地政策纷纷加码,绿氢重点项目接连落地,绿氢今年迎来了大爆发。然而,在产业繁荣的背后,我们还要看到绿氢最终能否全面商业化,还取决于成本能否降下来。绿氢太贵的困局能不能打破,对产业的未来发展十分关键。

绿氢将步入“黄金发展期”

近两年,各地风光储氢一体化新能源投资项目异常火热,新能源投资商纷纷积极布局并参与绿氢投资。据不完全统计,今年1-6月国内新签绿氢项目超过19个,预计总投资额超1400亿元,同期开工及投运的绿氢项目超过20个,总投资额超过880亿元。

在长期确定性的“双碳”目标指引下,绿氢迎来蓬勃发展机遇。以内蒙古自治区发展为例,据不完全统计,目前内蒙古共有40余个绿氢项目在持续落地中,这些项目推进进度不一,有签约、备案、开工、投产等,总投资额超过2500亿元。其中有22个项目对外公布了建成时间,计划建成时间范围2023年-2028年。该地区从氢能政策规划到绿氢项目建设以及吸引产业链企业落地,均呈现出蒸蒸日上的趋势。

此外,绿氢还在新疆、辽宁、甘肃、湖北、宁夏、河南、河北、吉林、广东、云南、山东、上海、浙江等省市,呈现多点开花状态。绿氢赛道成为众多大型央企、国企以及上市公司投资“新宠”。

绿氢产业发展火热的商业逻辑也并不难理解。随着新能源技术进步和产业规模化发展,风光新能源成本不断下降,我国可再生能源发电项目增长明显。截止2023年6月末,国内风电/光伏装机容量达到389/471GW,预计2023-2025年风电、光伏年均新增装机分别抬升至71GW、183GW。

由于我国东北、西北等地区风能和太阳能资源丰富,土地广阔,适合建设太阳能风能发电站。但这些地区经济发展程度低,当地电力消费市场狭小,富余的电力需要储存或者向外输出。同时,太阳能、风能都不稳定,季节变化大,易受天气影响,需要调峰。

电解水制氢不仅耗电量大,还可以就地将电力进行能源转化,制成的氢气又可以作为工业原料、燃料向下游行业延伸。知名经济学家、清华大学中国经济思想与实践研究院院长李稻葵表示,氢能是一个新的万亿产业,甚至在3-5年内,有望成为3-10万亿元大产值。

中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇表示,保守估计,2050年,氢在我国终端能源体系占比约10%,2060年占比将达约15%,成为我国能源战略的重要组成部分,氢能将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,带动形成十万亿级的新兴产业。

制约绿氢发展的主要因素是成本高

当前绿氢未来的发展趋势已经明了,就是要替代现有主流的化石能源制氢的份额。目前全球约98%的氢气是通过碳密集型方法制成,绿氢产能仅占2%。绿氢在氢能版图中的占比均较低,这主要是由于绿氢的生产成本较高。

(来源:微信公众号“高工氢电” ID:weixin-gg-fcev 作者:辛友)

从不同来源的制氢成本来看,如果是按照目前电耗5kW·h/标方;电价0.3元/kW·h来测算,碱性电解水制氢的合计成本为25元/kg;而目前煤制氢的成本为9.6元/kg;天然气制氢成本为15元/kg。所以对比下来即使现在最便宜的绿氢技术,碱性电解制氢,成本也大约是煤制氢的3倍。

在目前的工艺水平下,当电价为0.2元/kW·h,绿氢成本大约为15元/kg。在中短期内,0.2元/kW·h的电价成本实现难度还比较大,因此绿氢成本在未来很长一段时间内将高于灰氢。在下游的应用端,用户不看其是“绿”还是“灰”,虽来源不同,必须在同一市场标准下比价。绿氢缺乏价格优势,从而将限制绿氢项目的规模化扩张。

总体而言,绿氢工业还仍处于产业发展初期阶段,规模化工业应用主要面临技术、成本、应用场景不完善等问题。其中,电解水制氢系统在制氢站总成本中的占比也接近80%,且技术壁垒较高,也导致绿氢生产成本居高不下。

绿氢本身的绿色价值还有待开发

虽然近期来看,绿氢在市场竞争中还不具备足够的价格优势。但是从长期来看,绿氢能够从根本上解决制氢的碳排放问题,如果能获取绿氢作为零碳燃料的绿色增量价值,有望推动绿氢产业加速发展。

目前,我国碳交易市场已扬帆起航,碳税政策箭在弦上。未来,如果我国将碳税作为成本的一部分直接融入到商品或服务价格中,由市场上的生产者和消费者共同分担税价以实现减排目标。绿氢制备成本高的缺点或将随碳税出台,缩小其与灰氢的成本差距。

从环境效应方面来讲,灰氢的使用对减碳目标没有任何益处,而绿氢则可以帮助实现减碳目标,绿氢在制取过程中几乎不产生二氧化碳。

目前制氢手段,煤制氢碳排放约为25-30kgCO₂/kgH₂,天然气制氢碳排放约为10-12kgCO₂/kgH₂,若我国推出碳税,且碳税税率达到50美元/吨二氧化碳及以上水平,绿氢与碳排放量较高、制备灰氢的传统制氢企业的成本差距有望降至2.0美元以下。叠加可再生能源制氢成本下降等因素,未来绿氢制备成本将以较快速度收敛于灰氢水平。

业内专家分析,未来10—15年将是绿氢产业从培育期走向商业化初期的关键阶段,绿电绿氢一体化生产、氢能基础设施和氢基碳中和解决方案等将逐步走向成熟;再用15年左右时间,绿氢在主要应用领域有望实现规模化部署。

预计到2030年,绿氢开始规模化替代用作工业原料的存量灰氢,产业发展重点转为确保规模化发展下的供应链安全稳定。2040年,绿氢产业进入成熟期,绿氢成为主流的氢气来源广泛用作工业原料、交通能源和储能手段。2050年,绿氢产业迈向跃升期,绿氢实现与化石能源的平价竞争,作为终端能源品种推广应用,届时产业发展重点在于保障终端用能安全和进一步提升绿氢利用效率。

 
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