1美元/kg的绿氢是否能够实现？

 

 

以装机20MW、年有效运行时间4000h的电解水制氢厂为基础进行测算（不含土建）。电解水设备参数取目前市场水平：ALK水电解系统150万元/MW、制氢能耗5kWh/Nm3、使用寿命80000h、维护费用每年为设备成本的5%；PEM水电解系统700万元/MW、制氢能耗5kWh/Nm3、使用寿命40000h、维护费用每年为设备成本的1%。

 

表 1：ALK和PEM水电解制氢系统基准数据

 

 

 

基于一个装机20MW、年有效运行时间4000小时的电解水制氢厂进行测算（不包括土建费用）。在电解水设备参数方面，我们参考目前的市场水平：ALK水电解系统每兆瓦（MW）150万元，制氢能耗为5千瓦时（kWh）/标准立方米（Nm³），使用寿命为80,000小时，维护费用为每年设备成本的5%；PEM水电解系统每兆瓦（MW）700万元，制氢能耗为5千瓦时（kWh）/标准立方米（Nm³），使用寿命为40,000小时，维护费用为每年设备成本的1%。

 

表 2：ALK和PEM水电解制氢成本

 

 

根据以上基准数据，我们计算得出ALK和PEM制氢成本分别为21.55元/kg和29.89元/kg。具体到电解水设备的各个细分环节，我们发现以下几点：

 

电解水设备是导致ALK和PEM制氢成本差距较大的主要原因。PEM制氢成本是ALK的4.7倍。这种差距主要来源于设备价格和维护费用的差异。

 

PEM产氢压力高，使用维护方便，因此在储氢设施和维护费用上低于ALK。这进一步缩小了考虑土建后的成本劣势。

 

PEM占地面积小，与ALK相比，其成本劣势将进一步缩小。

 

综上所述，电解水设备的选择对制氢成本具有重要影响。在制定降低绿氢成本和提高效率的策略时，需要综合考虑设备价格、使用寿命、维护费用以及储氢设施等因素。

 

 

图 1：ALK和PEM各环节制氢成本占比

 

 

对ALK和PEM电解水制氢成本主要影响因素进行单因素敏感性分析。分析结果显示，系统能耗和电价对制氢成本的影响最大。其中，能耗直接影响用电量的多少，与定性分析中两者具有较大相关性的结论相符。在ALK中，设备成本对制氢成本的影响最低；而在PEM中，设备成本对制氢成本的影响仍然较大。这可能与PEM设备通常比ALK设备更昂贵有关。此外，系统年生产时间的敏感系数大于单因素变化率。这意味着，即使某个因素的变化率较小，它对制氢成本的影响也可能较大。因此，在制定降低绿氢成本和提高效率的策略时，需要综合考虑各种因素，并找出对成本影响最大的因素进行重点优化。

 

表 3：ALK和PEM水电解制氢成本敏感因素分析

 

 

资料来源：香橙会研究院

 

 

2021年中国碱性电解槽出货量占比高达97%，2022年占比95%，预计2023年全年占比93%。由于具有较大的成本优势和技术成熟度，ALK水电解制氢系统在市场上占据主导地位。结合先前的成本构成、敏感性分析和现实应用场景，电力价格和年生产时间被视为影响未来制氢成本的主要因素。当电价低于0.1元/kWh时，制氢成本均在15元/kg以内。而当电价低于0.2元/kWh且年运行时间超过4000小时时，制氢成本将控制在20元/kg以内。这些数据为降低绿氢成本和提高效率提供了方向，并强调了电力价格和年生产时间在其中的关键作用。

 

表 4：不同电价和年生产时间场景下制氢成本（元/kg）

 

 

资料来源：香橙会研究院

 

 

1、目前，ALK制氢系统在成本上相较于PEM具有明显优势。这主要归功于PEM设备成本比ALK高出4-5倍，同时在使用寿命上也存在较大差距。

 

2、不论是ALK还是PEM制氢系统，电力成本都占据了主要部分，占比在50-80%之间。因此，降低绿氢成本的关键因素之一是降低绿色电力成本。这需要依赖我国西部、北部风光资源丰富地区以及东部海上风电地区的支持。

 

3、在敏感性分析中，年运行时间、设备成本、系统能耗和电价等都是降低绿氢成本的有效途径。其中，降低系统能耗和电价对绿氢成本的降低最为有效。

 

4、在ALK制氢系统中，当电价低于0.1元/kWh时，制氢成本在15元/kg以内；若电价低于0.2元/kWh且年运营时间达到4000小时以上时，制氢成本同样在15元/kg以内。而当年运营时间达到8000小时时，制氢成本则可降低至8.52元/kg。

 

5、预计未来绿氢成本的降低将是技术进步、效率提高、规模化生产等多因素共同作用的结果。然而，根据事物发展规律，绿氢平价的到来并非是按部就班的发展，而是需要某些因素的突破来迎接这个时间节点。因此，行业内的相关人士需要时刻关注这些因素的发展，随时准备迎接平价时代的到来。