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三一氢能“氢言氢语”|氢气提纯技术介绍
三种情形下的假设:设定电网调峰、电网友好、工艺离网三类项目的典型情形
1、绿氢成本测算的关键变量说明:
2、三类项目的假设说明
3、测算使用的固定假设
-
电网友好型绿氢项目成本较低,介于16.0-16.3元/kg,比完全依赖电网或离网更经济。
-
电网友好型绿氢项目中,
“仅储氢”模式16.05
元/kg
比“储氢+储能”模式成本更低,低0.2
元/kg
,主要是因为储能设备的损耗和折旧增加了成本(一充一放)。未来可能需要更低成本的长时储能技术配合氢储能使用。
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END
用电与设备成本是影响绿氢规模应用的关键因素。绿氢高昂的生产成本构成了供给侧规模生产的主要挑战。根据埃森哲分析,假设每年满负荷生产 7500 小时,平均电价 0.5 元/kWh,则目前绿氢的生产成本为 33.9-42.9 元/kg,即使考虑到原材料价格波动因素,绿氢的平均生产成本也至少是煤炭制氢成本的三倍,且显著高于天然气制氢成本以及工业副产制氢成本。而目前已投入使用的两种电解水制氢技术 ALK 和 PEM,尽管分别处于不同的商业化发展阶段和规模化阶段,但却都有一个共同点,即耗电量巨大。在碱槽和 PEM 槽路线下,电费成本占比分别高达 86%/53%,其次为设备折旧,占比分别为 6.6%/27.9%。
电解制氢成本计算方法如下:
以1000Nm³H₂/h碱性电解和PEM电解项目为例,假设项目全生命周期为20年,运行寿命9万小时,固定成本涵盖电解槽设备、氢气纯化装置、材料费、安装服务费、土建费等项目,电价以0.3元/kWh计算,成本对比如下。
表2 ALK与PEM电解水制氢成本对比
注:①固定成本=制氢项目建设成本/kw×规模+安装、土建等相关费用;
②每年维护成本按总投资成本的3%计算
综上计算可得,假设条件下的碱性和PEM电解项目的平准制氢成本分别为17.71元/kg和23.3元/kg,其中,电费分别占据80%和60%左右。
图1 碱性电解制氢成本构成
图2 PEM电解制氢成本构成
绿氢经济性对比及未来降本趋势
与其他制氢方式相比,若可再生能源电价低于0.25元/kWh,绿氢成本可降至15元/kg左右,将开始具有具有成本优势。同时由于传统能源制氢会混杂众多碳、硫、氯等相关杂质,叠加提纯、CCUS等成本,实际制取成本或将超过20元/kg。
图3 绿氢与其他制氢技术成本对比