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氢能源成本问题突破分析与成本降低途径解析--第1页

氢能源成本问题突破分析与成本降低途径解析

与化石能源制氢相比,PEM和AWE制氢技术在生产运行

成本与设备投资成本上仍然是相对昂贵的。但考虑到技术快

速进步、相应零部件供应增加、巨大氢能市场需求和能源战

略部署等因素,这两项电解制氢技术在降低成本方面极具发

展潜力。

而对于固体氧化物以及阴离子交换膜电解技术而言,成

本降低相对困难,因为只有少数几家公司在其商业化方面努

力。此外,其许多组件仍停留于实验室规模的水平,没有原

始制造商开展生产和商业化。与AWE或PEM电解制氢相比,

固体氧化物以及阴离子交换膜电解技术发展任重道远。

成本组成

电解水制氢成本一般包括:①设备成本;②能源成本

(电力);③其他运营费用;④原料费用(水)。其中,能

源成本即电力成本占比最大,一般为40%~60%

(AWE/PEM),甚至可达80%,该部分主要由能源转化效率

(即电解制氢效率)因素驱动,设备成本占比次之。如图5

所示,依据国际可再生能源署IRENA(2020)的测算结果,

相比于电价65美元/MWh(0.42元/kWh)时,当电价为20

美元/MWh(0.13元/kWh)时制氢成本大幅下降,且下降幅

度明显高于由于电解槽设备成本降低(由1000美元/kW降

至650美元/kW)带来的成本下降幅度,即设备成本的降低

不能弥补高电价带来的影响。

对于中国市场而言,当制氢成本降至20元/kg以下

时,相比于化石能源制氢,电解制氢才具有一定的竞争优

势,此时可再生能源电价需降低至0.3元/kWh以下。据

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氢能源成本问题突破分析与成本降低途径解析--第2页

IRENA与HydrogenCouncil预测,到2050年可再生能源制

氢成本将降至1美元/kg(6.5元/kg),如图4和图5所

示。

计算假设:2020年产氢能耗51.2kWh/kg,2050年产

氢能耗43.8kWh/kg,折旧率8%,电解槽寿命80000h,

2020年电解槽设备成本为650~1000美元/kW,2050年成

本为130~307美元/kW,且部署容量为1~5TW。

图42020—2050年期间绿氢成本变化趋势

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氢能源成本问题突破分析与成本降低途径解析--第3页

计算假设:天然气价格2.5~6.4美元/GJ,平准化电力

成本25~73美元/MWh(2020年)、13~37美元/MWh(2030

年)、7~25美元/MWh(2050年)

图5不同生产路径氢气成本变化趋势

如图6所示,对于碱性电解槽而言,设备成本主要由电

极、膜片等核心部件的成本驱动。在碱性电解

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