【市场分析】氢气革命面临的最大障碍是成本问题

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几乎所有人都认为,氢气将在未来的无碳能源系统中扮演不可或缺的角色,但对2050年氢气在能源消费中的占比预测却相差悬殊。国际可再生能源署认为是12%,氢能理事会认为是18%,欧盟宣布的目标是24%。

 

但无论结果如何,分析人士一致认为,要想推进氢能技术,必须降低成本。可再生能源成本过去十年已大幅降低,但仍需继续下降。而电解水制氢成本,包括基本硬件电解槽,必须遵循类似路径下降。

 

实际上,这两者是相互联系的,运营费用和基本建设成本都被考虑到电解槽运行的总成本中。随着可再生能源进入电网的加速部署,可再生能源电价将继续下跌。而且由于电解设备的制造速度更快、成本更低,基本建设成本也将下降。

 

光伏发电价格过去10年已下跌90%,但还需进一步下降,各国政府已决定出手相助。3月,美国能源部宣布,公用事业规模的光伏发电成本将从目前的每千瓦时4.6美分降至2025年的3美分,2030年的2美分。美国能源部还公布了一系列研发项目,并将提供创业资金用于改进光伏发电技术,降低发电成本。

 

现在的问题是,电解水制氢能否遵循光伏发电过去10年一直遵循的成本下降曲线。因为电解水制氢将不得不与蓝氢竞争,而后者的成本更低。

 

扩大生产规模

 
 

 

人们普遍认为,氢能将在全球主要工业应用中起步,首先以蓝氢的形式出现,然后以绿氢的形式出现。对于绿氢来说,电解槽至关重要,全球电解槽制造商正计划扩大生产规模,以降低成本。
 
德国工业巨头蒂森克虏伯是钢铁制造商和氢气生产商,其从生产商和用户两个角度看待氢气问题。该公司的标准电解装置是一个20兆瓦的模块,每小时可生产4000立方米氢气。蒂森克虏伯副总裁马尔科姆·库克表示,“我们已降低成本,并将基本模块的规格提高到20兆瓦”。
 
美国发动机制造商康明斯公司两年前收购了加拿大氢化公司,扩大氢气生产能力。康明斯公司电解槽全球业务开发负责人丹尼斯·托马斯表示,“就项目规模而言,几年前我们的目标是10兆瓦,现在我们在加拿大已有一个20兆瓦的电解槽在运行。下一个目标是100~500兆瓦的项目”。
 
托马斯称,“主要问题在于时间,因为我们正在提高产能,但产能全部到位没有意义,因为很多氢气项目都处于开发阶段。客户在一个模块中不太可能需要1吉瓦的电解能力,他们将分阶段开发多数项目,第一阶段可能需要100~200兆瓦的电解能力。公司的目标是2025年达到吉瓦水平的产能”。
 
其他旨在提升至吉瓦规模产能的大公司还包括英国储能和清洁燃料公司ITM Power,其正在规划一个新的大型电解槽工厂的早期阶段。另一个是挪威氢能技术公司Nel ASA,今年将电解槽产能扩大至500兆瓦,并计划进一步扩大。Nel ASA最近宣布了2025年前以每千克1.5美元的价格生产绿氢的目标,这将使绿氢成本与灰氢成本相当。

 

降低生产成本

 
 

 

随着燃料电池产业的推进和以氢为核心的储能的发展,氢气作为沟通交通、发电和储能三大领域的关键能源气体,重要性不断上升,未来地位有望与石化资源比肩,我们预计 2050 年市场价值超万亿。

 

传统化石燃料制氢存在碳排放的问题,所以从长远来看,大力发展可再生能源制氢是氢能产业发展的大方向。

 

目前我国氢能的推广和运用主要受到成本、配套以及技术的限制。目前我国煤制氢成本约在0.8-1.2元每标方,约为9.9元每千克,而电解水制氢的成本约在20-60元每千克,从整体上看我国的制氢成本有很大的下降空间。

 

随着下游产业的飞速发展,上游氢气供应方面,短期要解决有无问题,中期关键是成本,长期则需要保证足够的供应量。制氢的方式主要包括一次能源制氢(煤气制氢、天然气制氢)、化学工业副产氢(氯碱工业副产氢、烷烃裂解副产氢)、化工原料制氢(甲醇裂解、液氨裂解等)、电解水制氢。如今,绿氢的存在感微乎其微,成本至少是灰氢的两倍,基本上没有市场,所以还处于早期发展阶段。

 

氢气运输存在经济半径,而且现有工业氢品质与燃料电池用氢要求有所差异,区域内稳定、高质、低成本的副产氢是最佳来源。

 

因此,将副产氢作为氢源应因地制宜,选择当地价格相对低廉、副产量充足的气源。然而不同的富氢气组分也有所不同,采用传统一套变压吸附的方式,不但收率较低,且品质无法保证。针对工业副产氢制备燃料氢的这些问题,佳安氢源基于传统吸附技术研发了MDP模块化定向除杂技术,针对不同氢源的不同杂质采用不同的处理方式,真正做到产品气“杂质含量低、提纯成本低、氢气收率高”三大特点。

 

从使用成本来看,3.5T 的物流车百公里油耗为 10L,3.5T 的燃料电池物流车百公里耗氢量为 2.5kg,目前柴油价格为 6.8 元/L,则与汽油价格具有同等竞争力的氢气价格为 27 元/kg。如果使氢燃料电池车具有较强的竞争力(百公里耗氢成本较百公里耗油成本低 20%以上),则氢气成本需控制在22 元/kg 以下。

 

中期看,随着液氢、管道运氢,HCNG提氢技术及供应体系完善,低成本成为企业竞争的关键。运输距离、运输规模、运输能耗、加氢站利用率都将影响成本。为了综合降低成本,一体化成为一种最优方式。

 

长期看,副产氢供应受限于主产品产能,无法满足庞大的氢气需求,煤制氢+CCUS、成本快速下降的光伏电解水制氢有望成为未来主要氢气来源。

 

对于氢气企业,一体化是成败的关键。上游制氢、运氢、加氢要紧密一体化,以确保氢气供应、品质与利润空间。行业早期标准不完善的背景下,一体化可以更好地把控氢气供应和品质;对氢气企业而言,一体化降低综合成本、增厚利润。上游气体企业与下游燃料电池制造和运营企业要松散一体化,保证车有站、站有车,这对上下游均是很好的保障。

来源:中国能源网 国金证券

 

 

 

2021年7月26日 13:10
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