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電解水制氫經(jīng)濟性難題怎么解?

 更新時間:2024-08-31    點擊量:1071
來源:新能薈



當前,氫能發(fā)展備受矚目。因“跨界耦合"的特性,其被*為清潔能源體系建設的助推器。傳統(tǒng)制氫方式包括天然氣制氫、煤制氫等,但仍難擺脫對化石能源的依賴。近兩年,可再生能源電解水制氫技術發(fā)展勢頭漸顯,其工藝簡單、無污染,被視為制氫路線。

電解水制氫經(jīng)濟性難題怎么解?

據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)佰皮書》預計,到2050年,氫能在中國能源體系中的占比約為10%,氫能需求量接近6000萬噸,可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體。

資料顯示,氫氣制備方法中天然氣制氫占比高,達48%;其次是石油氣化制氫,占比30%;煤制氫第三,占比18%;而被各界寄予厚望的電解水制氫卻僅占4%。原因何在?




尚處起步階段,造價高削弱電力富余優(yōu)勢



“當前,我國新能源裝機量逐年增長,已遠超電網(wǎng)承載能力,新能源消納矛盾突出。棄風、棄光、棄水電量呈逐年增加趨勢,這在一定程度上為可再生能源電解水制氫提供了有利條件。"康明斯公司戰(zhàn)略部氫能項目負責人楊小珂說。

據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2018年,我國棄風棄光電量554億千瓦時。若按照每立方米氫氣耗電5千瓦時計算,全國棄風電量即可生產(chǎn)110.8億立方米高純度氫氣;水電方面,2018年,我國全年棄水量達691億千瓦時,大量水電富余。

“采用電解水制氫可有效緩解水電棄水難題。通過利用富余水電制氫,將棄水‘變廢為寶’,在產(chǎn)氫的同時,也提升了水電項目的綜合經(jīng)濟效益。"中氫新能技術有限公司董事長周明強同時指出,富余水電、光電、風電制氫在技術上*可行,但其尚無法形成規(guī)?;l(fā)展的主要癥結(jié)在于制氫成本過高。

記者多方獲悉,我國煤制氫技術路線成本在0.8—1.2元/標準立方米氫氣之間,天然氣制氫成本受原料價格影響較大,綜合成本略高于煤制氫,為0.8—1.5元/標準立方米氫氣,而對電解水制氫而言,按目前生產(chǎn)每立方米氫氣需要消耗大約5—5.5千瓦時電能計算,即使采用低谷電制氫(電價取0.25元/千瓦時),加上電費以外的固定投資,制氫綜合成本高于1.7元/立方米。

“從電解水設備來講,其造價比其他制氫方式都要高。"周明強說,同等規(guī)模的制氫系統(tǒng),電解水制氫的造價約為天然氣制氫的1.5倍、煤制氫的3倍,相較于其他制氫方式,可再生能源電解水制氫方式不具價格優(yōu)勢。

“針對可再生能源電解水制氫實踐的數(shù)量和體量近年來快速增長,來自各行各業(yè)的熱情正在升溫,但規(guī)模和探索尚處起步階段。"楊小珂說。

生產(chǎn)與儲運成本,制約規(guī)模化發(fā)展

采訪中,多位業(yè)內(nèi)人士指出,可再生能源電解水制氫成本主要集中在電價和氫能運輸兩方面。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,當?shù)綉綦妰r在0.25元/千瓦時左右時,可再生能源電解水制氫的成本才會與傳統(tǒng)化石能源制氫相當,而對于電價較高的上海、北京等地而言,僅電解水的電價成本,就足以讓可再生能源電解水制氫企業(yè)“望而卻步"。

“我國西北、西南地區(qū)可再生資源豐富,電價偏低,其用電價格普遍在全國平均線以下,對發(fā)展可再生能源電解水制氫較為有利,制氫成本可以明顯降低。在一定規(guī)模下,甚至能夠與化石能源制氫持平。"楊小珂說。

對此,周明強表示,風電富裕地區(qū)雖可滿足可再生能源電解水制氫對電價的成本要求,但對于可再生能源豐富的地區(qū),如新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、四川、云南等地,氫能消納能力卻相對有限,因此,制得的氫氣需運輸至其他氫能應用規(guī)模較大的地市。

“氫的運輸成本高、效率低。"周明強說,當前國內(nèi)普遍的運氫方式為高壓儲氫罐拖車運輸,但其運輸效率極低,僅為1—2%。

記者了解到,一臺高壓儲氫罐拖車的成本約為160萬元,其運輸百公里儲運成本為8.66元/kg,隨著距離的增加,其運輸成本受人工費和油費推動仍會顯著上升;若采用液氫槽車運輸氫氣,雖運輸效率有明顯提高,但一臺液氫槽車的投資為400萬元,液氫槽車運輸百公里儲運成本為13.57元/kg,若距離增加至500千米,成本則為14.01元/kg。

“氫氣的運輸成本占終端氫氣售價的一大部分,這極大阻礙了可再生能源電解水制氫的規(guī)?;l(fā)展。"周明強說。

甲醇儲氫項目落地,有望打開新局面

對于氫儲存運輸成本高、運輸難問題,中國科學院院士、中科院大連化學物理研究所研究員李燦日前表示,目前,蘭州新區(qū)液態(tài)太陽燃料項目已開發(fā)出采用二氧化碳加氫制甲醇儲存方式,為氫運輸提供了全新途徑。其可解決高壓運輸、儲存成本與安全問題,還可實現(xiàn)二氧化碳回收和全流程清潔目標。

記者了解到,蘭州新區(qū)液態(tài)太陽燃料項目于2018年啟動,該項目采用10MW光伏電解水制氫,制得的氫再與企業(yè)排放的二氧化碳合成甲醇。“蘭州新區(qū)液態(tài)太陽燃料項目將制得的氫氣合成甲醇,省去了運輸氫氣的高昂費用,亦使得效率提高至80%以上。目前,該項目也已在張家港等地進行示范。"周明強說。

對此,中科院大連化學物理研究所副研究員王集杰認為,該項目技術路線對緩解我國能源安全問題乃至全球生態(tài)文明建設具有重大意義:一方面其探索了中國西部地區(qū)豐富的太陽能等可再生能源的優(yōu)化利用模式,將太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料甲醇,提供了一條特高壓輸電之外的有效利用可再生能源的路徑;另一方面,液體燃料甲醇又是綠氫載體,有助于解決氫能儲存和運輸?shù)陌踩y題。

對于電解水制氫未來發(fā)展,楊小珂表示,近年來,無論項目數(shù)量還是項目規(guī)模,可再生能源電解水制氫發(fā)展都在加速增長。

“長期來看,經(jīng)濟性是未來可再生能源電解水制氫市場可持續(xù)性發(fā)展的關鍵。要想實現(xiàn)經(jīng)濟性,除了政府要加大政策支持外,可再生能源電解水制氫企業(yè)也應不斷探索氫能發(fā)展全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式,找準終端應用氫能場景,電解水制氫實現(xiàn)規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化將指日可待。"楊小珂說。



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