電解水制氫高成本難題咋破解？

近年來，隨著可再生能源成本的下降和氫能應用需求的增加，電解水制氫行業快速發展。在業內人士看來，盡管電解水制氫產業發展前景樂觀，但成本控制仍是其能否快速發展的關鍵。

或成主流

中國華能集團清潔能源技術研究院氫能部主任王金意指出，目前，我國總體氫能需求量為3300萬噸。根據2030年100GW儲能需求的預測，大約需要接近2萬臺1000標方堿性電解槽。目前，綠氫從裝備制造到產能整體發展前景看好，預計未來綠氫直接產值將達到千億級別，產業輻射能力將達到萬億級別。

“堿性電解水制氫技術的主要優勢在于容易大型化；質子交換膜（PEM）電解水制氫技術則主要面向動態運行特性，特別是冷啟動和熱響應特性更為優越，主要問題是成本偏高；固體氧化物（SOEC）電解水制氫技術效率較高，但目前仍處于技術驗證和迭代過程中。”王金意說。

在中國電力科學研究院技術戰略研究中心室主任康建東看來，隨著技術進步等因素推動，可再生能源度電成本及制氫設備成本呈下降趨勢。綜合考慮環境、碳排放等因素，電制氫經濟性優勢將逐漸顯現。氫能為電力系統靈活性資源提供了更多技術選項，同時，氫儲能具有儲能容量大、儲存時間長、清潔無污染等優點，能夠實現電能跨季節長周期大規模存儲。據全球長時儲能理事會預計，當可再生能源發電量占比超過60%—70%時，包括氫儲能在內的長時儲能的作用和優勢將會進一步凸顯。

成本偏高

不過，在業內人士看來，電解水制氫成本偏高。電解水制氫過程需要大量電能，而電能生產成本較高，使用太陽能和風能可以降低部分電能成本。此外，電解水制氫設備，包括電解槽、輸氫管道、儲氫設施等初始投資和維護費用相對較高。

氫輝能源董事長李輝表示，目前來看，電解水制氫成本高于傳統化石燃料制氫、工業副產制氫。“假設煤價為800元/噸，煤制氫成本約為11元/千克、焦爐氣制氫成本約為10元/千克—15元/千克；假設電價為0.6元/千瓦時，電解水制氫目前成本仍大于35元/千克。目前，電解水制氫電價成本占比約為60%—70%，不同技術路線制氫成本構成稍有浮動。”

“核心材料及設備降本將直接影響電解水制氫的推廣應用。”李輝直言，“以煤制氫為例，煤炭材料成本超過50%，與電解水制氫中60%的電價成本占比相差并不大，但傳統灰氫、藍氫發展時間長、供應鏈成熟，占據成本優勢，所以，目前我國以傳統制氫為主。隨著‘雙碳’目標推進，電解水制氫應用將會提速。”

在王金意看來，針對隔膜技術，第三代有極無極負荷隔膜有助于降低綜合電耗，每標方可少用0.1度至0.3度電。

康建東也認為，隨著電制氫參與電力市場的推進，綠氫制取成本有望進一步下降。

“隨著全球綠氫認證的不斷推進，可再生能源電力制氫的應用規模和范圍將逐步增加。”康建東建議，“氫能布局需要與新型電力系統建設規劃相銜接，明確氫能在新型電力系統應用發展的路線圖，開展激勵政策設計，進行應用引導和優化補貼。”

降本成關鍵

為降低電解水制氫的成本，行業內正在采取多種措施，包括改進電解技術、優化降解機制、電解槽能量密度分布、推動規模化生產等。

李輝建議，在行業層面，相關部門、協會應制定行業規范性標準，讓氫能產業鏈更加規范成熟；在企業層面，要持續聚焦創新，堅持研發投入，靠產品打天下。

談及如何降本，李輝表示：“以PEM電解水制氫為例，可通過自主研發的雙增強質子交換膜替換進口產品、提高膜電極、電解槽等核心產品的性能、建設自動化、批量化產線等方式降本。未來，隨著產品成本的降低、上下游供應鏈的成熟，PEM電解水制氫在對可再生能源的消納、綠色脫碳、多能互補、經濟性等方面的綜合性價值將進一步提升。”

另外，記者采訪發現，電解水制氫裝備方面，主流廠家以2000標方、3000標方大規模制氫裝備為主，電耗基本可達到每標方4.5度電。不過，中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司總經理張玉廣直言：“雖然市場上已有單槽達到3000標方制氫規模的設備，但設備過大可能帶來生產、運輸、維護等問題。因此，未來制氫設備不是越大越好。”