對于制氫成本，資本支出成本固然很重要，但它們只是整個(gè)全生命周期成本的一個(gè)組成部分。建造和運行的總成本，也就是產(chǎn)生的氫氣的成本，還主要取決于購買(mǎi)電力的成本，以及電解效率和壽命等技術(shù)參數。

正如可再生能源和傳統發(fā)電站可以用它們的平準化能源成本(LCOE)來(lái)概括一樣，電解制氫的總成本可以用氫的平準化成本(LCOH)來(lái)概括，也稱(chēng)為氣體的平準化成本(LCOG)。這量化了系統全生命周期內每單位氫氣產(chǎn)生的總生產(chǎn)成本(例如，$ /kg或$ /MW)。

LCOH通過(guò)考慮所有技術(shù)和經(jīng)濟參數(資本成本、運營(yíng)成本、生產(chǎn)效率、系統壽命、性能衰減退化和能源使用成本等)，這提供了一個(gè)公平合理的評價(jià)。這個(gè)概念可以用來(lái)探索評估重要性的權衡取舍，比如使用更好的材料來(lái)增加系統的耐用性和效率。這可能會(huì )增加資本支出成本，但由于所需的維護和需要購買(mǎi)的電力較少，因此也降低了運營(yíng)成本。

一、氫氣平準化成本（LCOH)的計算

氫氣的平準化成本可以描述為氫氣生產(chǎn)技術(shù)投資的總生命周期成本除以其累計生產(chǎn)交付的氫氣量。其具體數值揭示了氫氣的平均銷(xiāo)售價(jià)格，使系統達到財務(wù)平衡。成本和氫氣產(chǎn)量都根據投資的資本成本（也稱(chēng)為貼現率）進(jìn)行貼現，以反映貨幣的時(shí)間價(jià)值。未來(lái)許多年后產(chǎn)生的成本或遠期出售的氫氣的價(jià)值對今天所做投資決策的可行性的影響較小。

與平準化儲能成本（LCOS）一樣，有各種不同的定義，其中可能包括或不包括相關(guān)參數，如系統的報廢處理、電解槽更換或壽命期內的容量（產(chǎn)氫量）衰減。

氫氣的平準化成本（LOCH）由下面公式給出:

1）說(shuō)明：匯總每年(n)到系統生命周期(n)的所有成本類(lèi)別，并按項目貼現率(r)對每個(gè)類(lèi)別進(jìn)行貼現。

二、電費的重要性。

許多研究考慮的電價(jià)范圍是40-60美元/兆瓦時(shí)（MWh），因為這大致反映了歐洲和北美的長(cháng)期平均電價(jià)，或20美元/兆瓦時(shí)（MWh）作為敏感度，以反映電價(jià)隨著(zhù)可再生能源比例的增加而下降的趨勢。下圖1顯示了電力價(jià)格對氫氣生產(chǎn)成本的影響。

考慮到水電解在脫碳能源系統中的作用，重點(diǎn)關(guān)注的是由可再生電力產(chǎn)生的“綠氫"。從2010年到2020年，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本下降了7倍（這里7倍理解成七分之一），同期風(fēng)能發(fā)電的成本下降了一半。這主要是由于全球范圍內的資本成本下降，但由于風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的潛在生產(chǎn)力不同，所以也會(huì )存在很大的區域差異。

每個(gè)地區都有不同的太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電特性，這將影響氫氣的生產(chǎn)和安裝成本(見(jiàn)下圖2)。對于具有高容量因素的地區，發(fā)電成本低廉，降低了制氫成本。

如果綠氫是由與電解槽直接連接的風(fēng)能或太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)生的，那么低成本的氫生產(chǎn)需要考慮安裝的太陽(yáng)能/風(fēng)能容量和安裝的電解槽容量之間的權衡：這決定了電解槽的平均利用率。

對于一個(gè)1兆瓦的電解槽系統，1兆瓦的風(fēng)電裝機容量將提供平均400千瓦的電力(平均容量系數為40%：容量系數＝年實(shí)際發(fā)電量/（機組總容量*365*24）)。電解槽的利用率將與風(fēng)的容量系數相同。為了實(shí)現更高的電解槽利用率和降低電解槽的資本支出，必須安裝更多的風(fēng)機。發(fā)電量的增加將受風(fēng)力發(fā)電量曲線(xiàn)的影響，而增加發(fā)電量會(huì )在一年內的某些時(shí)候造成電力供應過(guò)剩。如果有可用的外網(wǎng)連接或現場(chǎng)使用，這種供應過(guò)?？梢暂敵?，否則就必須減少供應。因此，在增加電解槽利用率降低成本和減少風(fēng)力發(fā)電能力增加成本之間可能存在權衡。

三、國外制氫成本估算。

目前的研究結果表明，電解氫的成本約為5美元/公斤。這可以通過(guò)氫氣的能量含量（較低熱值時(shí)33.3千瓦時(shí)/公斤）換算成150美元/兆瓦時(shí)，以便于與電價(jià)進(jìn)行比較。

國際可再生能源署(IRENA)預計，氫氣的平準化成本將從目前的5美元/加侖(根據具體情況而定，介于2.70-6美元之間)降至未來(lái)的1美元/加侖這一節省主要來(lái)自?xún)身楆P(guān)鍵的干預措施：

2）電力投入成本減半(從53美元/MWh降至20美元元/MWh)，每公斤節省1.40美元。

類(lèi)似地，ETC模型，現狀歐洲的氫成本為5.1歐元/kg(假設資本成本為780美元/kW)。未來(lái)，氫氣的年需求量為500TWh(10萬(wàn)噸)，這一數字可能降至3.60歐元/千克；年需求量為1100TWh(22萬(wàn)噸)，進(jìn)一步降至1.70歐元/千克。另外，主要的節省來(lái)自降低資本成本(1.30美元/千克)和大量廉價(jià)的可再生電力(1.10美元/千克)。

Agora則更為樂(lè )觀(guān)，他認為如果在北非使用光伏作為電力來(lái)源，氫氣現狀的成本將達到2.60美元/公斤，到2025年這一成本可能降至1.90 - 2.20美元/公斤，如果與中國的電解槽制造成本(115美元/千瓦時(shí))趨同時(shí)，到2030年將進(jìn)一步降至1.30美元/千克；或者根據國際能源署(IEA)對電解槽低資本支出的假設，有機會(huì )降至1.90美元/公斤時(shí)，下圖3總結了主要驅動(dòng)因素的影響。

圖3：隨著(zhù)時(shí)間的推移，綠色制氫的成本預測，作為電解槽資本成本和電價(jià)的函數。轉載自IRENA

學(xué)術(shù)研究同樣估計，使用海上風(fēng)能生產(chǎn)氫氣的成本為4.50美元/公斤，使用可再生能源生產(chǎn)氫氣的成本為5.00 - 6.10美元/公斤；在小眾應用領(lǐng)域，盡管尚未達到工業(yè)規模，但制氫成本約為3.48 美元/千克。如果按照最近的市場(chǎng)趨勢繼續下去，預期氫氣生產(chǎn)成本降低到2.7美元/公斤。這些場(chǎng)景也與當前的行業(yè)公告一致。Areva H2Gen報告稱(chēng)，一個(gè)充分利用的1兆瓦PEMWE系統(每年運行8000小時(shí))電價(jià)為55美金/MWh時(shí)，生產(chǎn)氫氣的成本為3.90美元/kg。Enapter希望將其家庭規模(2.4千瓦)AEMWEs的氫成本從2020年的7.60美元降低到2030年的1.60美元/公斤，額外再加上約3美元/公斤的電力消耗費用。

四、與其他技術(shù)（制氫技術(shù)和儲能技術(shù)）比較。

電解制氫一直是成本最高、排放低的制氫方式。如下圖4所示，從化石燃料中生產(chǎn)氫氣是便宜的選擇，其次是化石燃料生產(chǎn)與碳捕獲和儲存以及生物質(zhì)制氫。電解的成本大約是其他替代方法的兩倍，但隨著(zhù)電解和低碳發(fā)電的成本變得越來(lái)越便宜以及生產(chǎn)規模的擴大，這種情況在未來(lái)可能會(huì )發(fā)生變化。

然而，與其他儲能技術(shù)相比，電解制氫然后將其轉化為電能的成本是有優(yōu)勢的。有人在計算了所有主要電力系統應用中幾種技術(shù)(包括電化學(xué)、機械、抽水蓄能)的平準化存儲成本，并根據經(jīng)驗值和市場(chǎng)增長(cháng)情景預測了這些技術(shù)在未來(lái)的應用。具成本效益的存儲技術(shù)的全譜應用如下圖5所示。

圖5：具成本效益的存儲技術(shù)，就低水平的存儲成本而言，作為應用需求的功能。

文章來(lái)源：氫眼所見(jiàn)

注：已獲得轉載權