绿氢的成本

氢气被视为实现能源系统深度脱碳的关键要素，对于达成当前气候目标和控制全球温度上升不超过2℃至关重要。为实现这一目标，确保氢气生产过程零排放是必不可少的。目前，主要有三种氢气生产方式能够满足这一要求：结合碳捕集技术的蒸汽甲烷重整（SMR）产生的氢气（蓝氢）、使用低碳电力生产的电解氢（黄氢）以及利用可再生能源生产的电解氢（绿氢）。氢气在工业领域有着广泛的应用，包括炼油、石化和钢铁制造等行业。与天然气相似，氢气可以长期储存，并通过管道输送至遥远地区，或者经过转化为液态有机氢载体、氨或甲醇后进行运输，也可以作为液态氢（LH2）的形式运输。

目前，氢气运输的成本存在差异，但根据国际可再生能源机构（IRENA）2022年的数据预测，到2050年，这些成本将趋于稳定，预计运输氢气的成本将增加约1美元/kgH2。此外，氢气在运输过程中可能会有损失，因为需要通过高能耗的转换过程（如氢气液化）和再转换过程（如氨的裂解）。尽管绿色氢气目前由于成本较高和生产规模有限，主要应用于少数领域，但交通运输领域使用绿氢的商业案例最为强劲。人们对在难以减排的行业，如钢铁、水泥生产和炼油等，使用氢气的兴趣正在增长。随着电解技术的进步、可再生能源成本的降低以及规模经济效应的增强，预计绿氢的生产成本将显著降低，使其成为一个经济上可行的解决方案。

在探讨氢的可持续生产时，我们识别出几种不同的潜力类型：理论潜力、技术潜力、经济潜力和市场潜力。这些潜力都是根据严格的标准来界定其潜在的最大值。一个区域的理论太阳能和风能潜力是指该地区风能和太阳能的总辐射能量，这为可再生能源理论上可获取的能源量设定了一个实际的上限。

进一步地，绿氢的技术潜力是指由可再生能源驱动的电解过程所能生产的氢气能量含量。这定义了该系统的技术特性和需求。首先，发电技术的效率限制了可开发能源向电力转化的比例。其次，电解槽的效率决定了只有部分收集到的能量能够转化为氢气。

技术和/或管理上的土地不适宜性，使得绿氢的技术潜力低于其理论潜力。当进一步考虑氢气生产的成本时，就可以界定出经济潜力。这意味着，除了技术可行性外，生产成本也是决定氢气可持续生产潜力的关键因素。

平均氢成本（LCOH）是通过将整个系统的总成本（包括资本支出和运营支出[OPEX]）除以总产氢量来计算得出的。产氢量主要受可再生能源资源的质量以及电解槽的成本和效率的影响。为了在经济上具有竞争力，绿色氢的成本需要与市场上潜在替代能源的成本相匹配，这是经济潜力定义的核心。

经济潜力指的是在技术制氢潜力中，LCOH低于某个特定阈值的部分，这里不包括储存和将氢气运输到消费点的额外成本。换句话说，经济潜力体现了在考虑成本效益的情况下，绿色氢生产相对于其他能源选择的竞争力。

经济潜力可能与市场需求不匹配，这可能导致实际生产潜力的降低。这种不匹配可能源于某些地区缺乏可行的替代能源，或者在某些情况下，将产生的可再生能源电力直接销售给国家电网，而不是用于制氢，可能在经济上更具吸引力。如果生产潜力的减少也反映了市场的实际需求，那么这就界定了市场的潜力。因此，我们需要特别关注绿色氢气的经济潜力，以确保它既符合技术标准，又能满足市场的实际需求。