关键词:电解水制氢
中商情报网讯:“绿氢”全称可再生能源电解水制氢。电解水制氢的原理是在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。根据电解槽隔膜材料的不同,电解水制氢主要分为碱性电解水、质子交换膜电解水(PEM)和固体氧化物电解水(SOE)三类。其中,碱性电解水技术已经实现工业规模化产氢,技术成熟;PEM处于产业化发展初期;SOE还处在实验室开发阶段。
绿氢生产成本仍相对较高,未来降本空间潜力较大,且碳税的增加有望加快绿氢对其他能源类型的替代。在现有技术和规模的情况下,绿氢的生产成本仍相对较高(约2.5-4.6美元/公斤,灰氢和蓝氢的生产成本在1.4-2.9美元/公斤H2左右);但是随着可再生能源电价的持续降低和电解槽技术的提升,绿氢生产成本仍将持续下降;如果考虑到碳税在未来的引入(假设50美元/吨),则绿氢的生产成本分别有望在2030/2032/2038年超过蓝氢/灰氢/LNG(亚洲)。
目前,绿氢成本高于蓝氢,随着制氢技术的发展,未来其成本将大幅下降。在政策和碳税的扶持下,未来能与化石燃料比肩。
资料来源:彭博社、中商产业研究院整理
电解水制氢成本占比
电解水制氢的成本主要取决于电费。据统计,2020年我国化石能源制氢占比达67%,而电解水制氢只占3%。当前化石能源制氢由于成本优势占据主导,电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、纯度高等优势。以目前主流的碱性电解水为例,制氢效率约5度/立方米,电费成本约占85%,因此其经济性受电价的影响大。如果按照平均工业电价0.6元计算,成本约40-50元/kg,明显偏高。据估算,当电价低于0.3元时,电解水制氢成本与其他工艺路线相当。
数据来源:中国氢能联盟、中商产业研究院整理
电解槽是电解水制氢系统的核心部分。电解水制氢系统由电解槽及辅助系统组成,其中电解槽是电解反应发生的主要场所,辅助系统则包括电力转换、水循环、气体分离、气体提纯等模块。从成本构成来看,电解槽在制氢系统总成本中的占比约为40%-50%,此外电力转换系统、水循环系统以及氢气收集系统也在总成本中占据较高的比例。
数据来源:IRENA、中商产业研究院整理
绿氢降本核心:电价&电解槽
当前绿氢生产成本中占比较高的是电价和设备成本,因此未来绿氢生产降本的核心也在上述两个环节。据统计,当电解槽设备成本降低超过80%,可再生能源电价从当前的53降至20美元/MWh(约0.1元/kWh),辅以电解效率、满载小时、电解槽寿命等因素的提升,未来绿氢成本有望降低至0.7-1.7美元/公斤H2,和其他制氢方式、乃至其他化石能源相比均具有一定的经济竞争力;此外,在碳中和背景下,未来碳价的引入和提升将进一步提升绿氢的竞争力。