氢能源行业专题研究报告:不同制氢工艺的成本对比

氢能被视为21世纪最具潜力的清洁能源,具有来源广泛、清洁无碳、灵活高效、下游应用场景丰富的特点。

❖ 氢能发展意义重大 

氢能被视为21世纪最具潜力的清洁能源,具有来源广泛、清洁无碳、灵活高效、下游应用场景丰富的特点。通过“电-氢-电”的转化方式,形成长时间或季节储备电量的最优方案,是一种新型的储能方式,并实现发电、储电、用电全过程零碳排放。从安全高效角度,氢能促进可再生能源的发展,有效降低我国在石油、天然气领域对进口的依赖程度,同时通过电氢耦合的形式缓解我国电源侧和负荷侧空间错配的问题,促进我国能源供应和消费区域之间的平衡,提升我国能源体系的安全性和运作效率。

❖ 多条路线并存,制氢方式多元化,绿氢长期降本空间大 

煤制氢和天然气制氢属于化石能源制氢,是现阶段发展较为成熟、应用较为广泛的制氢方式。煤炭价格在450-950元/吨时,煤制氢价格介于9.73-13.70元/kg;天然气价格在1.67-2.74元/m3时,天然气制氢价格介于9.81-13.65元/kg。采用CCS和CCU技术后,煤制氢的成本分别增加10%和38%,若考虑到碳税,采用CCS和CCU技术的煤制氢的生产成本可能会具有优势。考虑到CCUS对降碳效果较为显著,化石能源+CCUS技术的制氢有望成为长期制氢路径。

相比于化石燃料制氢,工业副产氢在一定程度上能够降低环境污染,提高资源利用效率和经济效益。我国现有工业副产氢产能规模大,工业副产氢的成本约为9.29-22.40元/kg,具有一定的成本优势和规模优势,有望成为氢产业绿色化可行的过渡方案。

受限于电价水平和初始固定投资成本较高,现阶段电解水制氢的成本仍较高,工业用电价格为0.4元/kWh时,在现有条件下碱性电解水制氢成本为29.9元/kg,PEM电解水制氢成本为39.87元/kg。电解水制氢的经济性依赖于可再生能源发电成本的降低,以及随着技术迭代和规模增长带来的设备成本降低。当可再生能源电价降至0.16元/kWh,碱性电解和PEM系统电解设备价格分别降至1000元/kW和2750元/kW时,碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本分别是11.64元/kg和14.34元/kg,与化石能源制氢(+CCUS技术)的成本相当;当可再生能源电价降至0.13元/kWh,碱性电解和PEM系统电解设备价格分别降至800元/kW和1400元/kW时,碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本分别是9.21元/kg和10.02元/kg,与现阶段的化石能源制氢成本相当。

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