写稿
投稿
“在2030年碳排放峰值情景下，中国每年对氢的需求将达到3715万吨，约占最终能源消费的5%，电解电池约80GW。在碳中和的情况下，到2060年，中国对氢的年需求将增加到1.3亿吨左右，约占最终能源消耗的20%。”中国氢能联盟副秘书长、中国钢铁研究院副总经理韩伟在近日举行的首届粤港澳大湾区(广州)氢能论坛上做出了这样的预测。
许多国家已将氢能纳入其国家发展战略。据统计，截至2020年底，已有16个国家制定了国家氢战略。与已公布的氢能战略相比，绿色氢是长期制氢的主要方式，即风能、太阳能等可再生能源制氢和水电解制氢。但是，由于运输成本和电价的限制，目前电解水制氢的成本仍然很高。
加拿大国家工程院院士、加拿大皇家科学院院士、上海大学可持续能源特约教授、系主任张久军提醒，由于汽车本身和加气站都需要定制符合要求的氢气，即使现在的氢气更便宜，也需要数年时间才能成为最常见的能源，并需要大量的资本支出。
绿色氢成本的降低取决于新能源成本的降低
构造一个新的电力系统与新能源为主体,随机的和不稳定的新能源将逐渐成为主体,新的电力系统带来了新的挑战,加剧的双重双方的波动和不确定性电力系统的供给和需求。
将电转化为氢气，或储存氢气，提高了电力系统的调节能力。电解水制氢，将难以存储的电能转化为可存储的氢，可作为氢燃料电池汽车的能源和原料、氢燃料电池应急后备电源、化工原料、工业还原保护气体等场景。
“传统的储能方式是解决短周期的功率平衡，大范围和长周期的功率平衡问题需要找到新的方法来解决。氢能具有长期大规模储存的潜力。”广东电网公司广州供电局氢能研究中心主任杨波说。
与储氢、抽水蓄能和电池蓄能相比，储氢和电池蓄能选址灵活，抽水蓄能选址困难。从储氢周期和容量上看，储氢具有抽水蓄能和蓄电池蓄能的优势。但目前氢能存储的成本高于抽水蓄能和电池蓄能，技术成熟度较低。
杨博介绍，现有燃料电池技术，高温固体氧化物电池可逆，但全电解，且具有较高的电解效率，可解决可再生能源给定的问题，并可参与电网负荷频率控制，给电力系统带来巨大的灵活性，而且设备利用小时数高，具有较高的成本优势。然而，该模型在国内外尚处于实验室发展阶段。
目前缺乏电氢转换的标准和指南。杨波指出，氢能属于危险化学品管理范畴，能源电力企业缺乏危险化学品领域的资质许可、运行维护标准、安全管理和制度流程，这给电聚变和氢聚变的探索带来了巨大的挑战。“建议根据氢动力系统的应用场景和技术参数制定氢安全标准，提高标准的针对性和适用性，科学协调安全与发展。”
经济是发展绿色氢的迫切需要解决的问题。电解水制氢成本占氢能产业链总成本的30%以上。电解水制氢的成本一般包括设备成本、能源成本(动力)、原材料成本和营业费用。根据国际可再生能源机构(IRENA)的数据，当电价为20美元/MWh时，氢生产成本显著下降，而不是65美元/MWh。降低率明显高于电解池设备成本的降低率。
澳大利亚工程院院士程一兵指出，水电成本约占电解水制氢成本的70%。电解水产生氢气的成本是煤炭或化石燃料产生氢气的两到三倍，甚至可能更高。“随着风电和光伏的快速发展，下一步的成本降低主要取决于新能源成本的降低。”
以光伏为例，程指出目前的光伏电池以硅为主，很难显著降低成本。我国光伏发电调平千瓦时成本下降曲线趋于平缓，新电池需要开发。在目前的光伏技术中，钙钛矿/晶硅叠堆太阳能电池有潜力突破单结硅电池的理论效率极限，显著降低光伏发电成本。
中石油广东电力设计院氢技术中心孙翔认为，对氢产业的补贴主要集中在燃料电池、汽车集成和加氢站等方面，对绿色制氢的政策和财税补贴较少。考虑到整个制氢产业链的均衡发展，建议相关部门对绿色制氢进行研究并提供一定的政策支持。
光伏结合山谷电来生产氢
广东粤华发电有限公司负责人介绍，利用峰下电制氢，有利于电网填补山谷需求，提高电网经济性，大大降低制氢成本。目前电网峰谷差超过60%，机组在非高峰时段以超低负荷运行，导致能源转换效率和设备安全性显著下降，造成资源浪费。
负责人介绍，机组由100%负荷调整为30%负荷时，发电热耗由7400kJ/kWh提高到8300kJ/kWh，机组发电能耗提高12%;低负荷运行时，炉膛热负荷降低，存在锅炉灭火和爆燃事故的危险，需要燃油伴随燃烧，增加了发电成本，降低了经济性。在低谷，低负荷下大量机组旋转备用，需要增加电力负荷以降低峰深。利用低谷电制氢可以安全有效地提高机组效率，保障电网安全。
“利用非峰用电生产氢气，不仅可以解决可再生能源的消耗问题，还可以提高输电渠道的利用率。”杨老板说。
孙祥认为光伏与谷电相结合产氢(即白天光伏产氢，晚上谷电产氢)具有更好的经济效益。
在广东,氢燃料电池汽车制氢站电价按《广东省发展改革价格函(2017)5073号)关于冷库电价政策有关问题的通知》规定的冷库电价政策执行佣金。山谷电价是正常电价的0.25倍，约0.17元/千瓦时。
太阳给了一组数据,根据光伏(pv) 0.45元/千瓦时电价、发电小时1100小时,0.17元/千瓦时,谷电力在2920小时的硅谷动力部分,转换后,太阳能氢和电平均价格为0.25元/千瓦时,假设不考虑能力条件下的费用,而制氢价格接近北方风光资源地区，年利用小时可达4020小时。按58千瓦时发电生产1公斤氢气计算，考虑设备折旧及运行维护费用，制氢成本约为23元/公斤。在高纯氢气需求中心，生产氢气的价格可以卖到30元/公斤。
但是，将氢项目启动并不容易。根据现行政策，制氢项目需要位于化工园区或与特定企业危险化学品安全生产配套项目，才能获得危险化学品安全生产许可证，这在一定程度上制约了氢能产业的发展。
杨宇军建议，通过科研示范、产业示范等方式，试点将小型项目依法纳入安全生产许可审批，按点、区、分类等方式稳步推进电聚变、氢聚变示范项目。
相关推荐：
