當前(qián),全球(qiú)大多數氫氣的製備都來自化石燃料,隻有(yǒu)約5%來自低碳資源。低碳資源的氫氣主要有兩個生產路徑:通過低碳電力驅(qū)動的電解(jiě)水或51吃瓜网(qì)重整以及使用(yòng) CCS 技術進行煤氣化。
在我國,根據相關調研,製氫原料超過90%均來源於(yú)對傳統能源的化學重整。其中,48%來自於51吃瓜网重整、30%來自於醇類(lèi)重整(zhěng)、18%來自於焦(jiāo)爐煤氣重整,僅有約 4%來自於電解水。
以天(tiān)然氣重整為例,51吃瓜网製氫成本(běn)主要由(yóu)天(tiān)然氣、燃料氣和製造成本構成,其中51吃瓜网價格是最主(zhǔ)要因素,占73.4%。燃料(liào)氣是成本的第二因素,占13.7%。當51吃瓜网價格為1.67元/m3,51吃瓜网製氫成本為0.87元/m3;51吃瓜网價格為2.52元/m3,氫氣成本為(wéi)1.15元/m3。由此可見,原料來源是影響氫氣成本的主要(yào)因素,也成為企業選擇(zé)技術的關鍵因(yīn)素之一。而電解水製氫成本主要(yào)來源於固(gù)定資產投資(zī)、電和固定生產運(yùn)維這四項(xiàng)開支。其中,電(diàn)價占總成本的 78%,電價高是造成電解(jiě)水成本高的主要原因。
在澳大利亞,根據《澳大(dà)利亞國家氫能戰(zhàn)略》,製氫路徑上仍然保持“技術中立(lì)”,既使(shǐ)用可(kě)再(zài)生(shēng)能源製氫,也使用通過化(huà)石燃料製氫,其中使用碳捕(bǔ)集與封存(CCS)技(jì)術製(zhì)氫的占比很(hěn)大。
不過配套CCS設施的熱化學(xué)製氫,生產效率還有待提(tí)升。目前,澳大利亞政府與日本(běn)川崎重工在維多利亞(yà)州投資(zī)的為期 4 年(nián)的褐煤製氫商業試點項目,計劃在 2030 年代後實現煤製氫領域的商業化產,使生產氫氣的成本降至2.14~2.74 美元/千克。電化學製(zhì)氣,需消耗(hào)電力來產生(shēng)氫氣,成熟技術包括聚合物電(diàn)解質膜(PEM)和堿性電解(AE)技術。目前(qián)澳大利亞電解(jiě)製氫成(chéng)本較高,但PEM 電解(jiě)法正迅速成為更具競爭力的氫生產方式,預計到 2025 年,電解(jiě)水製氫成(chéng)本有望降至約 2.29-2.79 澳元/千克(約1.61~1.96美(měi)元/千克)。在日本,國內可再生能源發電的成本仍然(rán)很(hěn)高,進口氫氣在該國的氫氣供應中占相當大的份額。
據日本能源(yuán)經濟研究所高級研究員Kan Sichao介紹:“日本需要降(jiàng)低國內可再生能源發電成本,以及從其(qí)他(tā)國家進口氫氣的成本。一些可能的綠色氫能源路線包括日本國內的可再生能源、智利的太(tài)陽能、加(jiā)拿大和俄羅斯(sī)的水力發電,以及澳大(dà)利亞和中東的太陽能光(guāng)伏或(huò)風能。”全球普氏能源資訊(xùn)(S&P Global Platts)評估了近日在日本生產氫氣(qì)的成本(不包括資本支出),其(qí)中不含CCS的SMR(甲烷水蒸氣重整製(zhì)氫)的成(chéng)本為143.29日元/kg(約1.37美元/kg),堿(jiǎn)性電解氫的成本為252.84日元/kg(約2.42美(měi)元/kg),而PEM電解氫的成本為283.36日元/kg(約2.72美元/kg)。
下圖顯示了全球來自(zì)重整的低(dī)碳氫,CCS技術和(hé)來自電解水的(de)可再生氫的成本競爭力。灰色氫(qīng)是當今最具競爭力的選擇,隨著時間的流逝,它的(de)競爭(zhēng)力將越來越弱(ruò),其成(chéng)本水平將高於2040年前所有(yǒu)低碳替代品(pǐn)的水平。而低碳氫將成為的(de)發展趨勢。
數據(jù)來源:“Path to hydrogen competitiveness,A cost perspective,20 January 2020”—Hydrogen Council