美國丨電解制氫競爭力已初步可與汽柴油相媲美
來源：拉瓦錫1787 2019-11-27
氫通常被認為是未來能源，原因在于氫系統(tǒng)實施成本較高，尤其是低碳低成本制氫。美國可再生能源實驗室研究了7,000多種工商業(yè)零售電價組合，通過動態(tài)模擬不同電價組合下的電解槽操作，發(fā)現(xiàn)電解裝置已經(jīng)可以在20個州81個零售電價組合下提供頗具成本競爭力的氫氣，這為氫燃料電池汽車的廣泛采用開啟了新篇章。不同于美國具有較為成熟的電力市場，如何基于中國的能源結構和電力市場改革因勢利導推動低碳低成本氫氣制取對于氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關重要。
氫是一種靈活的能源載體，十分契合高比例可再生能源電力系統(tǒng)，有助于提升不同的部門的能效和減排水平，例如電力和運輸部門。然而，由于實施氫能源系統(tǒng)的高成本，氫通常被認為是一種未來能源。實際上，通過年平均電力成本來計算制氫成本常常被過分簡化，從而難以對具體區(qū)域的價值進行評估。從URDB數(shù)據(jù)庫28,788種工商業(yè)電價組合中遴選的7,295種電價，基于能源和需求的收費結構分類如下：
結合上述電價結構，選取兆瓦級質子交換膜電解槽，考察在基本負載和靈活負載模式下的氫氣制取。鑒于美國范圍內(nèi)的輔助服務市場有限可在獨立的系統(tǒng)運營商和/或區(qū)域傳輸組織中使用以及在批發(fā)市場引入靈活負載的挑戰(zhàn)，該研究未考慮輔助服務。可供借鑒的是，在加州提供輔助服務可以使制氫成本至少再降低5%。
現(xiàn)有電解槽技術已經(jīng)可以在20個州81零售電電價下提供具有成本競爭力的氫氣（包括紐約，德克薩斯，路易斯安那州和俄克拉荷馬州等），成本約2.6-12.3美元/公斤。如果通過靈活負載則成本可以進一步降低，即在上述區(qū)域可以低于4美元/公斤，這足以與汽柴油燃料進行競爭。
在上述區(qū)域，可參考的汽油車的燃料成本5.0-8.6美元/100公里，而燃料電池汽車的燃料成本約為4.9-6.3美元/100公里。在柴油應用方面，中型車的氫氣成本是12.6-16美元/100公里，而相應的柴油成本為11.5-16.9美元/100公里；重型車輛的氫氣成本27.4-34.6美元/100公里，而相應的柴油成本22.4-32.9美元/100公里（上述氫氣價格包含運輸和分發(fā)成本2.69美元/公斤）。這表明，在特定區(qū)域氫的成本相對汽柴油是有競爭力的，但廣泛部署加氫基礎設施可能會帶來額外的成本，市場發(fā)展早期需要政策支持。潛在的政策和監(jiān)管措施包括但不限于對加氫基礎設施的補貼，直接購買燃料電池汽車補貼以及車輛免檢、標識等方面的激勵。
這項研究為當前美國電解制氫成本提供了關鍵的見解。氫的成本和所有的技術一樣，受經(jīng)濟和技術水平不確定性的影響。現(xiàn)階段，除了技術突破外，電力市場優(yōu)化、允許兆瓦級電解槽參與批發(fā)電力市場可明顯減少電解制氫的成本，此外，還有很多的政策手段可以加快這一進程。（來源：美國可再生能源實驗室）
