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产业领域

电力与设备降本增效提升经济性,氢储能潜力巨大

发布时间:2021-08-09作者:科谷摘编

碳中和背景下,氢气能源属性有望逐渐显现

随着近年来全球主要经济体陆续提出长期碳中和目标,预计氢气的能源属性将逐渐显现,应用领域将逐步拓展至电力、交通、建筑等场景。

近年来,全球主要经济体陆续提出氢能发展规划与目标,将氢能的发展上升至战略高度。

美国能源部2020年底发布氢能发展计划,从技术、开发、应用等多个角度对氢能产业进行了战略规划,预计到2050年氢能在美国能源消费总量中的占比可达到14%。

欧盟则于2020年8月提出氢能发展战略,重点发展可再生能源制氢,计划在2024/2030年前部署6/40GW以上的可再生能源电解水制氢设备,分别实现可再生能源制氢量100/1000万吨。

我国的《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中也将氢能和储能列入前瞻谋划的未来产业,未来将重点进行发展布局。

可再生能源制氢是长期方向

1.目前化石能源仍是氢气的主要来源

目前成熟的制氢手段主要包括化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种。虽然通过碳捕捉与封存技术(CCS)可有效降低化石能源制氢过程中产生的碳排放,但长期来看只有可再生能源电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放。

目前可再生能源制氢占比较小,化石能源制氢仍是主要的氢气来源。在“富煤、贫油、少气”的能源结构下,目前国内煤制氢的占比超过60%,电解水制氢的比例则不到2%。因此,可再生能源制氢仍然任重道远,未来的发展空间巨大。

2.成本是制约可再生能源制氢大规模发展的主要因素

目前可再生能源制氢的成本仍然较高。全球范围内,化石能源制氢的成本基本低于2美元/kg,而电解水制氢的成本则通常高达4-5美元/kg。因此,从经济性的角度出发,可再生能源制氢大规模发展的条件尚不具备。

电费与设备投资是可再生能源电解水制氢主要的成本构成。理论上,电解水产生1kg氢气所需的耗电量约为30kWh,当前电解水制氢的能量转换效率一般为60%上下,因此实际的耗电量大致为50kWh/kg左右。

对不同电价与设备投资成本下电解水制氢的成本进行了测算,结果表明即便不考虑其他费用,在大多数情况下电解水制氢的成本都超过2美元/kg,明显高于化石能源制氢的成本。

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