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成本控制，是綠氫制造項(xiàng)目中最為重要的一個環(huán)節(jié)。未來10年，隨著電解槽規(guī)模擴(kuò)大，中國堿性電解槽投資成本將降低至2030年的每千瓦1500元。同時，得益于未來可再生電力成本的進(jìn)一步降低，平均可再生電力制氫總成本有望下降至每公斤13元，在成本上充分具備與化石能源制氫競爭的能力。

2022年3月，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》（以下簡稱《規(guī)劃》），以2060年碳中和為總體方向，進(jìn)一步明確了氫能在我國能源體系中的角色定位以及在綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中的重要作用，強(qiáng)調(diào)了以可再生能源制氫和清潔氫為核心的氫能發(fā)展方向，并從制、儲、運(yùn)和基礎(chǔ)設(shè)施等全產(chǎn)業(yè)鏈的角度進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃和布局，突出了市場主體位置，為氫能高質(zhì)量發(fā)展提供了行動指南。

1、氫能產(chǎn)業(yè)逐步納入規(guī)劃

在整體氫能發(fā)展的戰(zhàn)略布局中，需要分階段、分步驟，利用不同來源氫能的互補(bǔ)性，最大化氫能的減排效果。2020年4月，國家能源局關(guān)于《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》中正式將氫能列入能源范疇，明確了氫能在我國能源體系中占有一席之地。同時，多個省市在其“十四五”時期規(guī)劃中列入氫能發(fā)展的相關(guān)內(nèi)容，初步建立了氫能發(fā)展的政策和產(chǎn)業(yè)大框架。

2022年2月，國家發(fā)展改革委、工信部、生態(tài)環(huán)境部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級實(shí)施指南（2022年版）》，針對煉油、煤化工、合成氨等化工行業(yè)出臺了具體的實(shí)施指南，提出引導(dǎo)工藝和技術(shù)綠色化水平的升級改造、相關(guān)前沿技術(shù)加強(qiáng)攻關(guān)并加快淘汰不符合綠色低碳轉(zhuǎn)型要求的落后設(shè)備和技術(shù)。相關(guān)政策也為以可再生氫為基礎(chǔ)的清潔化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟課題組統(tǒng)計，中國2021年氫氣產(chǎn)量約為3533萬噸，主要來自石化及化工、煉焦等行業(yè)，其中煤制氫占總量57.06%，天然氣制氫21.90%，工業(yè)副產(chǎn)氫18.15%，電解水制氫1.42%，其他來源1.47%。目前，煤制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫的成本約為每公斤10-12元，可再生氫成本達(dá)到每公斤20-25元。這也是可再生氫無法擴(kuò)大生產(chǎn)的掣肘，成本控制成為了可再生氫制造項(xiàng)目中最為重要的一個環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的堿水電解槽主要用于電廠以及多晶硅生產(chǎn)等，制氫規(guī)模大多為每小時200到300標(biāo)準(zhǔn)立方米，最大的也不超過500標(biāo)方。中國氫能聯(lián)盟研究院相關(guān)研究顯示，未來10年，隨著電解槽規(guī)模擴(kuò)大至100GW，中國堿性電解槽投資成本將從2020年的每千瓦2000元，降低至2030年的每千瓦1500元。同時，得益于未來可再生電力成本的進(jìn)一步降低，平均可再生電力制氫總成本有望下降至每公斤13元，在成本上充分具備與化石能源制氫競爭的能力。

2、“綠氫”成本如何控制

行業(yè)內(nèi)通常會根據(jù)氫氣的不同制取來源進(jìn)行種類的劃分。灰氫是制取自化石燃料的氫，如來源于煤炭和天然氣的氫，排放相對較高，但成本更低；藍(lán)氫是制取自化石燃料且配備CCS裝置的氫，可以實(shí)現(xiàn)相對低碳排放；綠氫即我們所說的可再生氫，是通過光伏發(fā)電、風(fēng)電、水電等可再生電力供能的電解槽制取的氫，可以實(shí)現(xiàn)零排放，但目前成本較高且尚未規(guī)?；环蹥涫峭ㄟ^核電供能的電解槽制取的氫，通?？梢詫?shí)現(xiàn)近零排放，但規(guī)?；l(fā)展較依賴于核電的技術(shù)和發(fā)展。

灰氫的碳排放是驚人的。在以煤化工業(yè)務(wù)見長的寧夏，煤制氫的消耗量每年高達(dá)240萬噸。制氫需要消耗2880萬噸標(biāo)煤，并產(chǎn)生5600萬噸的二氧化碳排放。

《規(guī)劃》明確指出，將發(fā)展重點(diǎn)放在可再生能源制氫，嚴(yán)格控制化石能源制氫。破解制氫瓶頸的“鑰匙”，還得是新能源。

2021年，全球單廠規(guī)模最大和單臺產(chǎn)能最大的電解水制氫項(xiàng)目在寧夏建成投產(chǎn)，即寶豐能源負(fù)責(zé)的太陽能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目。寶豐能源稱，該項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后可年產(chǎn)2.4億標(biāo)方綠氫。據(jù)了解，通過近百萬千瓦光伏發(fā)電的建設(shè)，寶豐可將綠氫的成本控制在每標(biāo)方0.7元左右，幾乎與煤制氫的成本相當(dāng)。

“氫能的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)合理性主要取決于可再生能源轉(zhuǎn)型中的大規(guī)模長周期能量儲存與多元化終端利用需求。如果基于化石能源制氫，存在能量利用效率低、二氧化碳排放高等問題，屢遭質(zhì)疑。雖然可再生能源制氫在生產(chǎn)、儲運(yùn)、利用全鏈條上也存在能源轉(zhuǎn)化效率問題，但隨著可再生能源裝機(jī)不斷擴(kuò)大，效率問題可轉(zhuǎn)化為成本問題。”全國政協(xié)常委、中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高認(rèn)為，“當(dāng)可再生能源電力價格低于每千瓦時0.15元的時候，可再生能源制氫的經(jīng)濟(jì)性就能得以保障。”

那么可再生能源制氫的成本如何控制？通過研發(fā)太陽能發(fā)“綠電”，電解水制“綠氫”“綠氧”，煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)也可形成新的總體技術(shù)方案。

電解制氫技術(shù)一直有著較大的進(jìn)步空間。堿性電解水成本降幅潛力預(yù)計為20%左右，質(zhì)子交換膜成本降幅有望達(dá)到40%，相關(guān)的制氫設(shè)備成本在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)的雙重作用下也將加速降低。

根據(jù)公開數(shù)據(jù)，截至2021年底，全球已建成的電解水制氫項(xiàng)目為217個，總規(guī)模為372兆瓦。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)規(guī)劃161個可再生能源制氫項(xiàng)目，其中12個項(xiàng)目投產(chǎn)，合計制氫能力約為每年2.31萬噸。

3、攻關(guān)“電氫體系”關(guān)鍵技術(shù)

在浙江臺州大陳島上，風(fēng)力資源豐富，但大風(fēng)時有時無，過大的資源波動使得島內(nèi)用電負(fù)荷并沒有得到有效匹配，加上海島的消納能力有限，小島實(shí)際棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。平抑可再生能源波動性和間歇性，促進(jìn)清潔能源就地消納，提升海島供電可靠性，就成了點(diǎn)“綠”大陳島的當(dāng)務(wù)之急。

4月30日，在國網(wǎng)臺州供電公司技術(shù)人員的不斷調(diào)試下，大陳島氫能綜合利用示范工程的質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)制氫。7月8日，國家電網(wǎng)浙江臺州大陳島氫能綜合利用示范工程正式投運(yùn)。投運(yùn)后，預(yù)計每年可消納島上富余風(fēng)電36.5萬千瓦時，產(chǎn)出氫氣7.3萬標(biāo)方，這些氫氣可發(fā)電約10萬千瓦時。

海島地區(qū)如何進(jìn)行可再生能源制氫？能否推進(jìn)氫能多元耦合與高效利用？這個全國首個海島“綠氫”綜合能源示范項(xiàng)目提供了一個值得借鑒的樣板。質(zhì)子交換膜制氫技術(shù)則是構(gòu)建“電氫體系”的關(guān)鍵技術(shù)。在組成膜電極的三大材料中，質(zhì)子交換膜的主要功能是傳輸質(zhì)子，分隔反應(yīng)氣體以及電子絕緣。它負(fù)責(zé)“把門”，把質(zhì)子放過去，把電子、氫分子和水分子攔下來，是不可或缺的關(guān)鍵材料，相當(dāng)于燃料電池的“芯片”，其性能直接影響燃料電池的穩(wěn)定性和耐久性。

“土地租賃協(xié)議于3月31日成功簽訂，隨后我們迅速組織專家團(tuán)隊開展入場勘探，加快推進(jìn)總坪布局設(shè)計和基礎(chǔ)建設(shè)方案落地。”臺州供電公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

此外，在7月6日，大連化物所燃料電池系統(tǒng)科學(xué)與工程研究中心研制的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兆瓦級質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng)、兆瓦級氫質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)順利通過工程驗(yàn)收，并交付國網(wǎng)安徽省電力有限公司正式投入運(yùn)行。我國自主知識產(chǎn)權(quán)的兆瓦級PEM電解水制氫和兆瓦級氫燃料電池技術(shù)得到了工程化驗(yàn)證。

質(zhì)子交換膜成本對氫燃料電池發(fā)展有著重要影響。2021年12月，工業(yè)和信息化部在其官網(wǎng)上發(fā)布了《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2021年版）》，重點(diǎn)提出對燃料電池膜材料、儲氫瓶用碳纖維復(fù)合等材料的指導(dǎo)應(yīng)用。中國工程院院士，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉表示：“事實(shí)上，部分國產(chǎn)化技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到、甚至超過國外商業(yè)化產(chǎn)品，下一步是形成大批量自主生產(chǎn)技術(shù)。因此，亟待加強(qiáng)上述關(guān)鍵材料核心部件的技術(shù)轉(zhuǎn)化，加快形成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的批量制備技術(shù)、建立產(chǎn)品生產(chǎn)線，全面實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料核心部件的國產(chǎn)化批量生產(chǎn)。” 

原標(biāo)題：每標(biāo)方0.7元，可再生能源制氫成本再降