未來(lái)氫能時(shí)代 - 可再生能源制氫經(jīng)濟性研究

前言

未來(lái)是屬于氫能的時(shí)代？

現行的技術(shù)和需求是否已經(jīng)準備好迎接氫能時(shí)代的到來(lái)？

2019年，彭博新能源財經(jīng)作為全球能源經(jīng)濟領(lǐng)域內的領(lǐng)先智庫，首次獨家對氫能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了自上而下、深入的系統性研究與分析。

本篇報告為該系列的第二篇長(cháng)篇報告，專(zhuān)注于可再生能源制氫的經(jīng)濟性研究。

發(fā)展氫能經(jīng)濟離不開(kāi)低成本、排放量小的大規模制氫方法。隨著(zhù)可再生能源電力和電解槽的成本迅速下降，氫能經(jīng)濟距成為現實(shí)更進(jìn)一步。BNEF預計，利用可再生能源大規模制氫的成本將從2019年的2.5-6.8美元/千克，降到2030年的1.4-2.9美元/千克；到2050年，成本進(jìn)一步降至0.8-1.0美元/千克，甚至低于目前化石燃料制取氫（不含碳捕獲）1-1.8美元/千克的成本。氫氣的未來(lái)發(fā)展大有可期！

水電解制氫因其成本高、規模小，目前不是制氫的主流。2018年全年電解槽出貨規模僅135MW。根據技術(shù)和地理位置的不同，制氫平準化成本在2.5-6.8美元/千克之間。中國制造商生產(chǎn)的堿性電解槽成本比歐美國家低得多，后者常常收不抵支。

隨著(zhù)生產(chǎn)規模不斷擴大，電解槽的成本很可能下降。中國制造商已實(shí)現生產(chǎn)低成本的堿性電解槽，其成本可進(jìn)一步下降。如果需求增長(cháng)，目前不太成熟的PEM純水電解水制氫的成本也可快速降低。BNEF估計，堿性電解裝置的成本可能從目前歐洲的1200美元/千瓦、中國的200美元/千瓦降至2030年的115-135美元/千瓦。長(cháng)期看來(lái)，到2050年，成本可降至80-98美元/千瓦。兆瓦級的PEM系統前期投入可能從現在的1400美元/千瓦降至到2030年的440-1008美元/千瓦，到2050年進(jìn)一步降至95-217美元/千瓦。

堿性電解槽制氫是現階段經(jīng)濟性最佳的可再生能源制氫方法。到2050年，堿性電解槽制氫或將成為可再生能源制氫的主流技術(shù)。業(yè)內通常認為，PEM電解槽的靈活性能更好地適應可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性。然而，堿性電解槽制氫在靈活供應方面也表現良好，兩者的差距并不足以作為PEM溢價(jià)的理由。PEM電解槽占地面積小，對于面積有限的項目更適用，但對于大型項目而言，就不存在空間上的相對優(yōu)勢。

可再生能源制氫成本降低的前提是可再生能源電力成本低廉、供應充足，可利用小時(shí)越多越好。我們預計，電力系統設計經(jīng)過(guò)充分優(yōu)化之后，光伏和/或風(fēng)電機組可直接為大型電解槽供電，2030年的成本僅為24-28美元/兆瓦時(shí)，2050年降至15-17美元/兆瓦時(shí)。BNEF的成本估值顯著(zhù)低于其他機構根據電網(wǎng)供電得出的估值。電解槽利用率可以實(shí)現穩步提升，但成本最優(yōu)對應的利用率方案如下：通過(guò)風(fēng)光一體化自備電站供電53％；自備風(fēng)電電站供電48％；或自備光伏電站供電32％。

隨著(zhù)電解槽生產(chǎn)規模擴大、新能源大規模并網(wǎng)不斷優(yōu)化，BNEF預測，在風(fēng)光資源充足的地區，2030年可再生能源制氫成本可降至1.4-2.9美元/千克，到2050年僅為0.8-1.0美元/千克?？稍偕茉粗茪浜芸赡軙?huì )是成本最低的制氫方法，甚至低于目前成本為1-1.8美元/千克的化石燃料制氫成本（不含碳捕獲）。即使在像日本可再生資源成本較高的地區，2050年制氫成本僅約1.3美元/千克。

小規模、分布式可再生能源制氫，成本也可能越來(lái)越低。從2030年的1.9-5.7美元/千克，或降至2050年的1.1-3.3美元/千克，主要取決于電力成本。分布式光伏電站供電的電解槽制氫經(jīng)濟效益最佳。即使無(wú)法實(shí)現小規模、分布式可再生能源電力供電，電網(wǎng)供電制氫成本仍能與小規模商用化石燃料制氫（不含碳捕獲）的2-4美元/千克媲美。

到2030年和2050年，用零成本電力（棄電）為電解槽供電的經(jīng)濟性非常有吸引力。到2030年，電解槽的前期投入會(huì )降至一定水平，電解槽的利用率只需達到6-7％，零成本電力制氫成本就能與大型制氫企業(yè)的成本媲美。如果使用零成本電力且電解槽利用率達到15％，那么2030年堿性電解槽制氫成本僅為0.6美元/千克，2050年僅0.4美元/千克。

閱讀本系列第一篇報告：儲氫經(jīng)濟性研究，請點(diǎn)擊此處。

一組數據

1.4美元/千克

2030年可實(shí)現的可再生能源制氫成本

0.8美元/千克

2050年可實(shí)現的可再生能源制氫成本

15美元/兆瓦時(shí)

2050年，電解制氫裝置配套自備光伏電站的度電成本