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氫儲能大機(jī)會

   2020-04-20 OFweek氫能

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核心提示:4月15日,國家能源局發(fā)布了《國家能源局綜合司關(guān)于做好可再生能源發(fā)展十四五規(guī)劃編制工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》(以下稱《通知》)。

4月15日,國家能源局發(fā)布了《國家能源局綜合司關(guān)于做好可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃編制工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》(以下稱“《通知》”)。通知顯示,至2021年3月底前,將形成國家《可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃(送審稿)》,經(jīng)合法性審查等程序后上報(bào)或印發(fā)。

規(guī)劃編制的一個(gè)重點(diǎn),是“優(yōu)先開發(fā)當(dāng)?shù)胤稚⑹胶头植际娇稍偕茉促Y源,大力推進(jìn)分布式可再生電力、熱力、燃?xì)獾仍谟脩魝?cè)直接就近利用,結(jié)合儲能、氫能等新技術(shù),提升可再生能源在區(qū)域能源供應(yīng)中的比重。”

這是國家層面首次明確,氫能將作為可再生能源的一個(gè)儲能手段派上大用場。

1 氫儲能被派上大用場

根據(jù)這份規(guī)劃,到2030年非化石能源消費(fèi)占比要力爭達(dá)到20%。

而國家能源局2019年曾在國新辦新聞發(fā)布會上表示,2018年,我國非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重才14.3%;至2020年,可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到15%的目標(biāo)。到2030年20%目標(biāo),尚有一定距離。

氫能等儲能技術(shù),能提升中國可再生能源的應(yīng)用比例嗎?

日本福島2月底完工了高達(dá)10MW級的光伏制氫裝置建設(shè)并運(yùn)營,國內(nèi)上市公司陽光電源成立了專門的氫能事業(yè)部,并與榆樹市簽訂的400MW風(fēng)電制氫項(xiàng)目;京能電力投資230億元在內(nèi)蒙古鄂托克前旗開展風(fēng)、光、氫、儲一體化項(xiàng)目等。

這些企業(yè)將光伏余電用來制氫,實(shí)現(xiàn)能源的儲存。

中科院院士歐陽明高曾表示,通過電解水制氫,是解決可再生能源不穩(wěn)定性的重要途徑之一。

一是儲氫比電池儲電價(jià)格低??紤]儲氫壽命與儲能電池壽命,氫氣發(fā)電成本約為儲能電池的1/10。

二是儲氫與儲電有互補(bǔ)性。電池是高頻雙向調(diào)節(jié),氫能是低頻調(diào)節(jié),這兩者之間具有互補(bǔ)性。

三是氫能作為商品的屬性更好。

一位光伏行業(yè)資深人士向香橙會研究院表示,目前考慮光伏行業(yè)補(bǔ)貼下滑現(xiàn)狀,很多企業(yè)也在尋找新的突破點(diǎn)。同時(shí)光伏發(fā)電由于受到光照等因素影響,具有波動性較大,時(shí)間段發(fā)電量差別大的特征明顯,對于電網(wǎng)調(diào)節(jié)增加了一定的難度。

現(xiàn)階段全國雖然很多企業(yè)開始在制氫領(lǐng)域開始試探但是落地較慢,主要原因還是光伏產(chǎn)業(yè)本身項(xiàng)目落地周期較長,成本問題以及大規(guī)模制氫可參考項(xiàng)目不多造成的。

2 光伏產(chǎn)業(yè)制氫的經(jīng)濟(jì)賬

目前水電解制氫,主要分為堿性電解槽(AE)、質(zhì)子交換膜(PEM)和固體氧化物電解質(zhì)電解槽(SOEC)三大技術(shù)方向。其中,AE已經(jīng)非常成熟,PEM已經(jīng)成為目前很多新晉企業(yè)主要研究方向,而SOEC國內(nèi)有研究單位,但距離產(chǎn)業(yè)化尚有距離。目前電解水制氫成本隨著單體電解設(shè)備能力提升以及制氫規(guī)模擴(kuò)大也在快速下降。

水電解制氫的廠商,蘇州競立、中船重工718所、大陸制氫、中電豐業(yè)等團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域都有很長時(shí)間的積累。

目前應(yīng)用的大規(guī)格電解槽有500Nm3/h、600Nm3/h、1000Nm3/h等規(guī)格,而且電解槽的規(guī)格越大,設(shè)備成本及制氫成本都有下降空間。

我們以500Nm3/h及1000Nm3/h電解槽為例,進(jìn)行測算:

目前市場上500Nm3/h堿水電解槽價(jià)格約為10000元/m3H2,1000m3堿水電解槽價(jià)格約為7800元/m3H2。場景設(shè)定:

1)成熟的堿性電解槽壽命約在20年,每年8000小時(shí)工作時(shí)長;

2)光伏電價(jià)0.3元;

3)每標(biāo)方電解電耗采取較高的5度電(非綜合能耗)。

不考慮人工費(fèi)用及設(shè)備大修等情況下(該部分因?yàn)榍闆r不同差距較大,受調(diào)查項(xiàng)目人工成本區(qū)間0.15-0.35元每標(biāo)方),制氫設(shè)備及電價(jià)端,500Nm3/h堿水電解槽理想全生命周期下每標(biāo)方價(jià)格約在1.669元,即每公斤氫氣約18.69元,1000Nm3/h堿水電解槽理想全生命周期下每標(biāo)方價(jià)格約在1.654元,即每公斤氫氣約18.525元。

而在PEM領(lǐng)域,香橙會研究院從山東賽克賽斯氫能源有限公司獲得的消息,該公司目前具備生產(chǎn)1000m3/h的PEM純水電解設(shè)備生產(chǎn)能力,為多槽結(jié)構(gòu),該電解槽價(jià)格約為30000元/m3H2左右。我們按照該產(chǎn)品數(shù)據(jù),進(jìn)行了PEM電解水制氫的測算。

其設(shè)備設(shè)計(jì)壽命15年,總計(jì)約12萬小時(shí),其生命周期內(nèi)產(chǎn)氫量為1.2億標(biāo)方,電解槽拆分成本后,每方氫氣價(jià)格約為0.25元,增加水費(fèi)每噸約0.05元、維護(hù)費(fèi)用低于堿水電解槽,此處也以0.05元每標(biāo)方計(jì)算及電費(fèi)總計(jì)1.5元,單標(biāo)方價(jià)格約為1.85元,即每公斤氫氣約20.72元。

此間可以發(fā)現(xiàn)的是,電解水制氫的兩種技術(shù)路徑,最大的成本還是來自于電力,這兩個(gè)數(shù)據(jù)中都沒有考慮到運(yùn)營的情況,這其中又涉及到氫的凈化、加壓、存儲等,出廠綜合成本都在30元上下甚至更高。如果非現(xiàn)場制氫還需要考慮運(yùn)輸成本。

但同時(shí)可以看到的是在可再生能源的成本端,隨著制氫技術(shù)的提高,單槽制氫能力提升,制氫規(guī)模的加大,成本降幅很大,早期很多10m3/h小型電解水槽設(shè)備價(jià)格很高,均攤每立方時(shí)價(jià)格都以數(shù)十萬元起。

從光伏企業(yè)角度來看,一位光伏行業(yè)人員提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測算:100MW規(guī)模的光伏發(fā)電項(xiàng)目為例,其光伏系統(tǒng)建設(shè)成本達(dá)到3億元,增加壓縮機(jī)及電解設(shè)備以及其他成本,成本可能接近或超過5.5億元。考慮電的利用效率,如果光照條件良好,光伏年產(chǎn)氫氣理論值可達(dá)2600噸左右。

這種高純度的氫氣更適合在附加值較高的下游,如果圍繞這些制氫園區(qū)建設(shè)車用燃料電池加氫站運(yùn)營,以出廠氫價(jià)格售價(jià)45元/Kg計(jì)算,成本可在數(shù)年內(nèi)回收。香橙會研究院從光伏企業(yè)從業(yè)人員處獲悉,光伏發(fā)電項(xiàng)目的正常回收周期約在7年,這筆賬企業(yè)在前期可研時(shí)候就需要算明白。

3 光伏制氫路上的“攔路虎”

但對電解水項(xiàng)目來說,很多測算將0.3元作為光伏制氫的門檻電價(jià)。實(shí)際操作過程中光伏制氫障礙在哪里?

香橙會研究院綜合行業(yè)信息如下:

首先光伏從賣電到賣氫的轉(zhuǎn)換并非易事。

到目前為止雖然中國已經(jīng)是世界第一光伏裝機(jī)大國,但全部是并網(wǎng)賣電,既省事又習(xí)慣,每月按上網(wǎng)電量結(jié)算電費(fèi)收入。現(xiàn)在要改成并網(wǎng)后制氫,特別是余電制氫,技術(shù)和運(yùn)營方式都要大改變,一般光伏企業(yè)還沒有這個(gè)能力。離網(wǎng)制氫DC-DC的技術(shù)問題需要解決,也有間歇制氫需要把握的技術(shù)要點(diǎn),并網(wǎng)或離網(wǎng)制氫目前尚無示范項(xiàng)目可借鑒。

同時(shí),光伏售電到售氫的經(jīng)濟(jì)賬還沒有算過來。

國際上已有光伏發(fā)電成本低于0.25元的說法,國內(nèi)光伏發(fā)電也有可望低于0.20元的說法,但目前很多區(qū)域光伏上網(wǎng)收購電價(jià)都遠(yuǎn)高于這個(gè)電價(jià),(《2020年光伏發(fā)電實(shí)施方案》征求意見稿中納入國家財(cái)政補(bǔ)貼范圍的一、二、三類地區(qū)新增集中式光伏電站指導(dǎo)價(jià)分別確定為每千瓦時(shí)0.33元(含稅,下同)、0.38元、0.47元,此前該指標(biāo)價(jià)格更高。)電站可能寧愿少發(fā)甚至棄光也不愿去尋求制氫,要到光伏企業(yè)必須自己消納的地步光伏企業(yè)才會去考慮制氫售氫成為一個(gè)氫經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。

氫的儲運(yùn)、銷售存在難題需要解決。

光伏豐富之地,用氫稀少,大規(guī)模光伏制氫必須要有很好的氫能消納方案。用光伏制氫來生產(chǎn)甲醇,有機(jī)液態(tài)儲氫,氫液化都是很好的方案,光伏制氫合成甲醇稱之為“液態(tài)陽光”,中科院己有8位院士呼吁將此作為國家能源戰(zhàn)略來發(fā)展。氫氣液化在民用領(lǐng)域己啟動,近期將有示范項(xiàng)目落地。這些技術(shù)上去了,儲運(yùn)和銷售將突破長距離運(yùn)輸?shù)钠款i,推動氫能的“西氫東送”,“北氫南送”。

而據(jù)香橙會研究院了解,這幾項(xiàng)技術(shù)的成本問題或技術(shù)難度現(xiàn)正在解決中。同時(shí),管道運(yùn)輸在未來也會成為一個(gè)重要方向。香橙會研究院是上海大智慧股份有限公司(601519.SH)旗下子公司,是領(lǐng)先的氫能服務(wù)機(jī)構(gòu)。提供數(shù)據(jù)研報(bào)、資訊PR、政府招商、戰(zhàn)略咨詢、融資FA等服務(wù)。



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