Все больше и больше стран начинают ставить стратегические цели в области водородной энергетики, и некоторые инвестиции направлены на развитие экологически чистых водородных технологий. ЕС и Китай лидируют в этом развитии, стремясь получить преимущества первопроходцев в области технологий и инфраструктуры. Между тем, Япония, Южная Корея, Франция, Германия, Нидерланды, Новая Зеландия и Австралия с 2017 года обнародовали стратегии водородной энергетики и разработали пилотные планы. В 2021 году ЕС выпустил стратегическое требование для водородной энергетики, предлагая увеличить операционную мощность производства водорода в электролитических элементах до 6 ГВт к 2024 году за счет ветровой и солнечной энергии и до 40 ГВт к 2030 году, мощность производства водорода в ЕС будет увеличена до 40 ГВт и еще 40 ГВт за пределами ЕС.
Как и все новые технологии, экологически чистый водород переходит от первичных исследований и разработок к основным промышленным разработкам, что приводит к снижению удельных затрат и повышению эффективности проектирования, строительства и монтажа. Зеленый водород LCOH состоит из трех компонентов: стоимость электролизера, цена возобновляемой электроэнергии и другие эксплуатационные расходы. В целом, стоимость электролизера составляет около 20–25% зеленого водорода LCOH и наибольшую долю электроэнергии (70–75%). Эксплуатационные расходы относительно невелики, обычно менее 5%.
На международном уровне цена на возобновляемую энергию (в основном солнечную и ветровую) значительно упала за последние 30 лет, а ее уравненная стоимость энергии (LCOE) теперь близка к стоимости угольной энергии (30-50 долларов США за МВтч). , что сделает возобновляемые источники энергии более конкурентоспособными в будущем. Затраты на возобновляемую энергию продолжают падать на 10% в год, и примерно к 2030 году стоимость возобновляемой энергии достигнет примерно 20 долларов США за МВтч. Эксплуатационные затраты не могут быть значительно снижены, но стоимость единицы элемента может быть уменьшена, и для ячеек ожидается такая же кривая затрат на обучение, как и для солнечной или ветровой энергии.
Солнечная фотоэлектрическая энергия была разработана в 1970-х годах, а цена солнечных фотоэлектрических установок LCoE в 2010 году составляла около 500 долларов США за МВтч. LCOE солнечной энергии значительно снизилась с 2010 года и в настоящее время составляет от 30 до 50 долларов США за МВтч. Учитывая, что технология электролитических элементов аналогична промышленному стандарту производства солнечных фотоэлектрических элементов, в 2020-2030 годах технология электролитических элементов, вероятно, будет следовать той же траектории, что и солнечные фотоэлектрические элементы, с точки зрения удельной стоимости. В то же время LCOE для ветроэнергетики значительно снизилась за последнее десятилетие, но на меньшую величину (около 50 процентов на море и 60 процентов на суше).
Наша страна использует возобновляемые источники энергии (такие как энергия ветра, фотоэлектрическая энергия, гидроэнергетика) для электролитического производства водорода в воде, когда цена на электроэнергию контролируется на уровне 0,25 юаня / кВтч ниже, себестоимость производства водорода имеет относительную экономическую эффективность (15,3 ~ 20,9 юаня / кг). . Технико-экономические показатели получения водорода щелочным электролизом и ПЭМ-электролизом представлены в таблице 1.
Методика расчета стоимости электролитического производства водорода представлена уравнениями (1) и (2). LCOE = фиксированные затраты/(объем производства водорода x срок службы) + эксплуатационные затраты (1) Эксплуатационные затраты = потребление электроэнергии для производства водорода x цена на электроэнергию + цена на воду + затраты на техническое обслуживание оборудования (2) Принятие проектов щелочного электролиза и электролиза PEM (1000 Нм3/ч) ) в качестве примера предположим, что весь жизненный цикл проектов составляет 20 лет, а срок эксплуатации — 9×104ч. Фиксированная стоимость комплектного электролизера, устройства для очистки водорода, плата за материалы, плата за гражданское строительство, плата за монтажные услуги и другие расходы рассчитываются из расчета 0,3 юаня/кВтч для электролиза. Сравнение затрат показано в Таблице 2.
По сравнению с другими методами производства водорода, если цена на электроэнергию из возобновляемых источников ниже 0,25 юаней/кВтч, стоимость зеленого водорода может быть снижена примерно до 15 юаней/кг, что дает экономическое преимущество. В контексте углеродной нейтральности, с сокращением затрат на производство электроэнергии из возобновляемых источников энергии, крупномасштабным развитием проектов по производству водорода, сокращением энергопотребления и инвестиционных затрат на электролитические элементы, а также введением налога на выбросы углерода и других политик, дорога Сокращение затрат на экологически чистый водород будет постепенно становиться очевидным. В то же время, поскольку производство водорода из традиционных источников энергии будет смешиваться со многими сопутствующими примесями, такими как углерод, сера и хлор, а также затратами на дополнительную очистку и CCUS, фактическая себестоимость производства может превышать 20 юаней/кг.
Время публикации: 6 февраля 2023 г.