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近日，由国家能源集团牵头承担的国家重点研发计划“大规模风/光互补制氢关键技术研究及示范”项目正式获得科技部高技术研究发展中心的立项批复，并进入启动阶段。该项目成果将填补我国兆瓦级大规模风光耦合制-储-用氢系统运营示范工程空白。 据记者了解，来自可再生能源的电力可以制氢，而氢气又可为难以通过电气化实现脱碳的部门提供能源，助力实现向低碳社会的转型。 不过，从目前来看，可再生能源发电制氢仍面临着经济性难题，如何降低成本，迈向大规模商业化应用，仍值得探索。 “绿氢”成本仍高昂 总体上，氢能具有燃烧热值高、环保、利用形式多、可储能等特点，正逐渐被业内关注。相关数据显示，单位质量氢的热值约是煤炭的4倍，汽油的3.1倍，天然气的2.6倍。 从分类上看，氢分为绿氢、蓝氢和灰氢。国际公认绿氢最为干净，即通过来源于风能和太阳能的可再生能源电解水制取，突出特点是不排放碳，但受制于发电成本；蓝氢较为干净，通过煤炭、天然气等化石燃料制取，但需运用CCUS(碳捕捉、利用和封存技术)实现碳中和；灰氢主要由煤炭、天然气、焦炉煤气、氯碱尾气制取，生产过程中排放大量二氧化碳，适用于市场发展初期。 考虑到成本问题，目前绿氢成本与蓝氢和灰氢相比差异较大。据国际权威机构估测，目前来看，灰氢价格约1.5欧元/公斤（约合11元/公斤），蓝氢价格略贵于灰氢，而绿氢价格高达3.5-5欧元/公斤（约合26.5-38元/公斤）。 对于上述数据，国家发改委能源研究所研究员刘坚博士表示认可。“与煤制氢和天然气制氢等工艺相比，我国可再生能源制氢产量极低（不足1%）且价格昂贵，约38元/公斤。”刘坚告诉记者，“以当前国内煤炭和天然气常规价格计算，氢气成本在10-15 元/公斤，但缺点是在生产过程中碳排放较大并产生一定污染 。此外，目前焦炉煤气制氢、氯碱尾气制氢等装置已经得到推广应用，氢气价格约8-14元/公斤，具有较高的成本优势。” 如何提升经济性 当前，可再生能源制氢成本较高。但从技术上看，部分可再生能源制氢技术已经成熟。 据记者了解，目前相对成熟的可再生能源制氢技术包括水电解、生物甲烷/沼气蒸汽重整，有待成熟的技术路线包括生物质气化和热解、热化学水分解、光催化、生物质超临界水气化，以及黑暗发酵和厌氧分解相结合。 那么可再生能源制氢成本为何如此之高？ 以电解水制氢为例，经测算，水电解制氢成本约30-40元/公斤，生产出的气态氢价格比汽油高65%，液态氢则比汽油高260%以上。在电解水制氢过程中，能耗较高，能源转换效率待提升。目前的商用电解槽能耗水平约4.5千瓦时-5.5千瓦时/标方氢气，能效在72%-82%之间。 接受记者采访的业内人士一致认为，最关键因素是绿色电力的成本需要进一步下降。 在阳光和风力充足的国家，如中东、北非和拉丁美洲，绿色电价已经降至2欧分/千瓦时（约合0.15元/千瓦时）。美国能源部前部长朱棣文日前表示，绿色电力成本将会进一步下降，达1.3欧分/千瓦时（约合0.1元/千瓦时）。 “从我国现状来看，新能源发电成本约0.4-0.6元/千瓦时，用于电解水制氢成本依然偏高。如果利用当前可再生能源弃电制氢，弃电按0.1 元/千瓦时计算，制氢成本可下降至10 元/公斤，这和煤制氢、天然气制氢的价格相当。”刘坚表示，“但目前弃水、弃风、弃光率均呈现下降趋势，弃电制氢只是过渡。” 对于绿色电力成本高的问题，业内人士表示，在风电方面，应降低机组成本、风场建设成本和运维成本，提高机组发电性能等；对于光伏而言，应降低多晶硅片、电池片和组件成本，提高高效组件比例等。 以规模化应用倒逼成本下降 目前可再生能源制氢的产量极低且成本高昂，但从规划上看，前景较为明朗。据国际权威机构预测，到2030年，可再生能源电解水制氢项目的经济性可达到商业化应用要求。 据了解，去年12月，国家发改委和国家能源局联合印发的《清洁能源消纳行动计划（2018-2020年）》明确提出，探索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能，实现可再生能源多途径就近高效利用。 从国际上看，法国、日本等发达国家将发展绿色氢能产业提升到国家能源战略高度。例如，到2022年，绿氢将在法国工业中的应用比例增至10%，到2027年进一步增至20%-40%。另外，日本政府要求，到2040年绿氢成本将显著降低；法国能源巨头Engie集团也定下明确目标，到2030年，绿氢成本将降至灰氢水平。 “要降低可再生能源制氢的应用成本，关键是扩大氢能应用规模，实现批量化生产。” 宁波晓兰氢能源高科技有限公司总经理陆旭昊告诉记者。 那么如何扩大可再生能源制氢的应用规模？国际可再生能源署发布的《可再生能源发电制氢：能源转型的技术前景》指出，工业方面，目前在若干工业（炼油厂、氨气、散装化学品等）中从技术上可以利用可再生能源制氢。在交通运输部门，当燃料电池电动汽车 (FCEV) 使用可再生能源生产的氢气作为燃料时，可为人们提供低碳出行选择，而且提供的驾驶性能（可行驶里程、燃料加注时间）可与传统车辆相当。另外，将氢气注入天然气管网，可减少天然气的消耗。 “要实现可再生能源制氢的商业化运营，除了在终端扩大应用规模以外，也要在上游和中游多下功夫，如加强氢气储运相关技术研发示范，降低可再生能源发电和制氢的装备制造成本，提高可再生能源发电比例，完善电力辅助服务市场机制。” 刘坚告诉记者。 （编辑：逍遥客） |
