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編者按：近日，由國家能源集團(tuán)牽頭承擔(dān)的國家重點研發(fā)計劃“大規(guī)模風(fēng)/光互補(bǔ)制氫關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目正式獲得科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心的立項批復(fù)，并進(jìn)入啟動階段。該項目成果將填補(bǔ)我國兆瓦級大規(guī)模風(fēng)光耦合制-儲-用氫系統(tǒng)運營示范工程空白。

據(jù)記者了解，來自可再生能源的電力可以制氫，而氫氣又可為難以通過電氣化實現(xiàn)脫碳的部門提供能源，助力實現(xiàn)向低碳社會的轉(zhuǎn)型。

不過，從目前來看，可再生能源發(fā)電制氫仍面臨著經(jīng)濟(jì)性難題，如何降低成本，邁向大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，仍值得探索。

“綠氫”成本仍高昂

總體上，氫能具有燃燒熱值高、環(huán)保、利用形式多、可儲能等特點，正逐漸被業(yè)內(nèi)關(guān)注。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，單位質(zhì)量氫的熱值約是煤炭的4倍，汽油的3.1倍，天然氣的2.6倍。

從分類上看，氫分為綠氫、藍(lán)氫和灰氫。國際公認(rèn)綠氫最為干凈，即通過來源于風(fēng)能和太陽能的可再生能源電解水制取，突出特點是不排放碳，但受制于發(fā)電成本；藍(lán)氫較為干凈，通過煤炭、天然氣等化石燃料制取，但需運用CCUS(碳捕捉、利用和封存技術(shù))實現(xiàn)碳中和；灰氫主要由煤炭、天然氣、焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣制取，生產(chǎn)過程中排放大量二氧化碳，適用于市場發(fā)展初期。

考慮到成本問題，目前綠氫成本與藍(lán)氫和灰氫相比差異較大。據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)估測，目前來看，灰氫價格約1.5歐元/公斤（約合11元/公斤），藍(lán)氫價格略貴于灰氫，而綠氫價格高達(dá)3.5-5歐元/公斤（約合26.5-38元/公斤）。

對于上述數(shù)據(jù)，國家發(fā)改委能源研究所研究員劉堅博士表示認(rèn)可。“與煤制氫和天然氣制氫等工藝相比，我國可再生能源制氫產(chǎn)量極低（不足1%）且價格昂貴，約38元/公斤。”劉堅告訴記者，“以當(dāng)前國內(nèi)煤炭和天然氣常規(guī)價格計算，氫氣成本在10-15 元/公斤，但缺點是在生產(chǎn)過程中碳排放較大并產(chǎn)生一定污染 。此外，目前焦?fàn)t煤氣制氫、氯堿尾氣制氫等裝置已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，氫氣價格約8-14元/公斤，具有較高的成本優(yōu)勢。”

如何提升經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)前，可再生能源制氫成本較高。但從技術(shù)上看，部分可再生能源制氫技術(shù)已經(jīng)成熟。

據(jù)記者了解，目前相對成熟的可再生能源制氫技術(shù)包括水電解、生物甲烷/沼氣蒸汽重整，有待成熟的技術(shù)路線包括生物質(zhì)氣化和熱解、熱化學(xué)水分解、光催化、生物質(zhì)超臨界水氣化，以及黑暗發(fā)酵和厭氧分解相結(jié)合。

那么可再生能源制氫成本為何如此之高？

以電解水制氫為例，經(jīng)測算，水電解制氫成本約30-40元/公斤，生產(chǎn)出的氣態(tài)氫價格比汽油高65%，液態(tài)氫則比汽油高260%以上。在電解水制氫過程中，能耗較高，能源轉(zhuǎn)換效率待提升。目前的商用電解槽能耗水平約4.5千瓦時-5.5千瓦時/標(biāo)方氫氣，能效在72%-82%之間。

接受記者采訪的業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，最關(guān)鍵因素是綠色電力的成本需要進(jìn)一步下降。 在陽光和風(fēng)力充足的國家，如中東、北非和拉丁美洲，綠色電價已經(jīng)降至2歐分/千瓦時（約合0.15元/千瓦時）。美國能源部前部長朱棣文日前表示，綠色電力成本將會進(jìn)一步下降，達(dá)1.3歐分/千瓦時（約合0.1元/千瓦時）。

“從我國現(xiàn)狀來看，新能源發(fā)電成本約0.4-0.6元/千瓦時，用于電解水制氫成本依然偏高。如果利用當(dāng)前可再生能源棄電制氫，棄電按0.1 元/千瓦時計算，制氫成本可下降至10 元/公斤，這和煤制氫、天然氣制氫的價格相當(dāng)。”劉堅表示，“但目前棄水、棄風(fēng)、棄光率均呈現(xiàn)下降趨勢，棄電制氫只是過渡。”

對于綠色電力成本高的問題，業(yè)內(nèi)人士表示，在風(fēng)電方面，應(yīng)降低機(jī)組成本、風(fēng)場建設(shè)成本和運維成本，提高機(jī)組發(fā)電性能等；對于光伏而言，應(yīng)降低多晶硅片、電池片和組件成本，提高高效組件比例等。

以規(guī)?；瘧?yīng)用倒逼成本下降

目前可再生能源制氫的產(chǎn)量極低且成本高昂，但從規(guī)劃上看，前景較為明朗。據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2030年，可再生能源電解水制氫項目的經(jīng)濟(jì)性可達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用要求。

據(jù)了解，去年12月，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《清潔能源消納行動計劃（2018-2020年）》明確提出，探索可再生能源富余電力轉(zhuǎn)化為熱能、冷能、氫能，實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用。

從國際上看，法國、日本等發(fā)達(dá)國家將發(fā)展綠色氫能產(chǎn)業(yè)提升到國家能源戰(zhàn)略高度。例如，到2022年，綠氫將在法國工業(yè)中的應(yīng)用比例增至10%，到2027年進(jìn)一步增至20%-40%。另外，日本政府要求，到2040年綠氫成本將顯著降低；法國能源巨頭Engie集團(tuán)也定下明確目標(biāo)，到2030年，綠氫成本將降至灰氫水平。

“要降低可再生能源制氫的應(yīng)用成本，關(guān)鍵是擴(kuò)大氫能應(yīng)用規(guī)模，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。” 寧波曉蘭氫能源高科技有限公司總經(jīng)理陸旭昊告訴記者。

那么如何擴(kuò)大可再生能源制氫的應(yīng)用規(guī)模？國際可再生能源署發(fā)布的《可再生能源發(fā)電制氫：能源轉(zhuǎn)型的技術(shù)前景》指出，工業(yè)方面，目前在若干工業(yè)（煉油廠、氨氣、散裝化學(xué)品等）中從技術(shù)上可以利用可再生能源制氫。在交通運輸部門，當(dāng)燃料電池電動汽車 (FCEV) 使用可再生能源生產(chǎn)的氫氣作為燃料時，可為人們提供低碳出行選擇，而且提供的駕駛性能（可行駛里程、燃料加注時間）可與傳統(tǒng)車輛相當(dāng)。另外，將氫氣注入天然氣管網(wǎng)，可減少天然氣的消耗。

“要實現(xiàn)可再生能源制氫的商業(yè)化運營，除了在終端擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模以外，也要在上游和中游多下功夫，如加強(qiáng)氫氣儲運相關(guān)技術(shù)研發(fā)示范，降低可再生能源發(fā)電和制氫的裝備制造成本，提高可再生能源發(fā)電比例，完善電力輔助服務(wù)市場機(jī)制。” 劉堅告訴記者。

原標(biāo)題：“綠氫”將迎經(jīng)濟(jì)性“大考”