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(shù)發(fā)展勢頭漸顯，其工藝簡單、無污染，被視為制氫路線。
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？
“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(shù)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(shù)上*可行，但其尚無法形成規(guī)模化發(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(shù)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)?；l(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。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?！疤m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(shù)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)模化、產(chǎn)業(yè)化將指日可待。"楊小珂說。
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朱穎
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