氫能作為實現(xiàn)“碳中和”戰(zhàn)略的重要組成部分,其成本組成和成本降低途徑一直是科研人員的研究重點(diǎn)。
中國氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,今年上半年國內(nèi)氫氣產(chǎn)量同比去年增加了25%,其中利用新能源制氫的比例,同比提高了30%。
光伏見聞表示,相比于化石能源制氫,當(dāng)制氫成本降至20元/kg以下時,電解制氫才具有一定的競爭優(yōu)勢,此時可再生能源電價需降低至0.3元/kWh以下。
據(jù)IRENA與Hydrogen Council預(yù)測,到2050年可再生能源制氫成本將降至1美元/kg(6.5元/kg)。
制氫成本將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵
光伏見聞分析稱,目前主要有三個因素正在推動綠氫成本的加速下降。
一是可再生能源平準(zhǔn)化度電成本正在下降。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%。
二是電解槽成本正在加速下降。預(yù)計到2030年,電解槽成本將顯著下降約下降至200-250美元/千瓦。
由于電解槽供應(yīng)鏈規(guī)模的加速發(fā)展,對比去年成本的預(yù)測大幅降低了30-50%,近期多家電解槽制造商已宣布產(chǎn)能擴(kuò)大計劃,總計將新增超過3GW的電解槽生產(chǎn)產(chǎn)能。
比如隆基股份總裁兼隆基氫能董事長李振國表示,預(yù)計到今年年底,隆基氫能將形成500MW電解水制氫裝備產(chǎn)能,未來5年內(nèi)產(chǎn)能將達(dá)到5-10GW。
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);隨著制氫項目更大規(guī)模化、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。
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,從而推動綠氫生產(chǎn)成本持續(xù)下降。
隆基發(fā)力降低氫能源成本
電解水制氫成本一般包括設(shè)備成本、能源成本(電力)、其他運(yùn)營費(fèi)用和原料費(fèi)用(水)。其中,能源成本即電力成本占比最大,一般為40%~60%(AWE/PEM),甚至可達(dá)80%,該部分主要由能源轉(zhuǎn)化效率(即電解制氫效率)因素驅(qū)動,設(shè)備成本占比次之。
據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)測,到2050年,氫能在中國能源體系中的占比約為10%,可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體。
而電解水制氫規(guī)模的提升,使電解槽等設(shè)備需求增加。彭博新能源財經(jīng)的一份報告稱,中國電解槽市場規(guī)模今年將翻一番,并在2022年達(dá)到至少1.8吉瓦。
電解槽采用高電流密度設(shè)計,單臺電解槽的氫氣制備能力達(dá)1000Nm/h及以上水平,提高了大規(guī)模制氫工廠的集約性。分布式IO控制系統(tǒng)不僅集成度高、節(jié)約材料,還可實現(xiàn)系統(tǒng)全自動無人值守高效運(yùn)行。
根據(jù)相關(guān)測算,預(yù)計中國2060年部署電解制氫裝機(jī)容量約500GW。中國在未來不僅是產(chǎn)氫大國,更是用氫大國。預(yù)計到2060年,中國的氫需求量由目前3000多萬t提升至約1.3億t,提升300%以上。
隆基股份自2018年起開始對氫能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行戰(zhàn)略研究。今年5月,隆基股份與無錫高新區(qū)簽署新型氫能裝備項目。10月16日,隆基首臺堿性水電解槽下線。
據(jù)悉,該項目一期注冊資本1億元,投資總額3億元。李振國表示:
預(yù)計到今年年底,隆基氫能將形成500MW電解水制氫裝備產(chǎn)能,到明年年底將達(dá)到1.5GW氫能裝備的年產(chǎn)量,未來5年內(nèi)產(chǎn)能將達(dá)到5-10GW。項目達(dá)產(chǎn)后3年內(nèi)將達(dá)到年銷售額10-15億元。
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