怎樣能夠降低電解水制氫的成本呢
發布時間:2022-11-07電解水制氫氣是通過電能向水提供能量,打破水分子的氫氧鍵來產生氫氣的方法。
工藝簡單無污染,生產效率一般為75%-85%,每立方米氫氣電耗為4-5kW·h,由于電費占水電解制氫總生產成本的80%左右,競爭力不高。
因此,水電解制氫成本的關鍵在于能耗。
這就引出了兩種降低成本的途徑:一是降低電解過程中的能耗,二是使用低成本的電力作為制氫的原料。
降低成本的途徑之一:降低工藝能耗,提高電解效率。
堿解技術最為成熟,但效率較低,高效的PEM和SOEC技術有待推廣。
目前電解水制氫主要有三種技術:堿性電解水、質子交換膜電解水(PEM)和固體氧化物電解水(SOEC)。
其中,堿性電解水是最成熟、工業化程度**的制氫技術,但其電解效率只有60-75%。國外開發的質子交換膜技術和SOEC技術都能有效提高電解效率,尤其是質子交換膜技術已經引入國內市場。
降成本的第二條路徑:利用低成本電價作為制氫原料。
中國大工業電價低于世界平均水平,西北地區電價**。與其他**相比,中國的工業電價處于較低水平。
根據2016年的統計,中國工業電價平均為0.107美元/千瓦時,排名世界第八,僅為**的三分之一。相對低廉的電價為電解水制氫在中國的發展提供了有利條件。西北大工業電價低。分省份來看,谷峰電價分別排在河北省和安徽省**位。青海省峰谷電價**,全國谷電價平均0.33元/千瓦時,峰電價平均0.90元/千瓦時。西南、西北地區大工業用電價格普遍低于全國平均水平,對發展電解水制氫、節約能耗更為有利。
西北棄風棄電,可電解水制氫。我國棄風棄電問題突出,有利于電解水制氫。近年來,新能源持續快速發展已遠遠超過電網承載能力,新能源消納矛盾十分突出。棄水棄風電量逐年增加。目前我國正在大力推廣可再生能源,大量棄風棄水造成的棄電是電解水制氫發展的有利條件。
西北棄風棄電排**。
隨著我國可再生能源裝機逐年增加,每年丟棄的可再生能源數量驚人。
2018年,全國棄風棄電277億千瓦時,其中西北地區166.9億千瓦時,占全國的60.25%,其次是華北地區(占全國的33.68%)和東北地區(占全國的5.45%)。
如果每立方米氫氣用電量為5千瓦時,全國棄風發電可生產55.4億立方米高純氫氣。
2018年,風電棄風率排名前三的省份分別是新疆、內蒙古和甘肅,全國平均風電棄風率為7%,均超過10%。由于可再生資源豐富,西北各省也是電價**的地區。
長期來看,低成本電力主要來自光伏和風電。
雖然我國每年產生大量的棄風棄電,但由于棄風棄電產生的電壓不穩定,難以大規模推廣,解決電解水制氫的成本問題并不是**選擇。
從長遠來看,光伏和風電是電解水制氫企業低成本用電的主要來源。
全國大工業電價平均價格為0.61元/千瓦時。以光伏系統投資成本(5元/W)和全國年均有效利用小時數1150小時計算,目前光伏系統發電成本為0.5930元/千瓦時,已經低于大工業電價。
受益于PERC和雙面技術的應用和普及,光伏系統投資不斷減少,預計2019年將低至4元/W,部分項目可達3.5-3.6元/W的水平,光伏系統投資4元/W時,對應的電費為0.5121元/kWh。
2019年4月,**發改委發布《關于完善光伏發電上網電價機制的通知》,將基準上網電價改為指導價,確定ⅰ-ⅲ類資源區新建光伏電站指導價分別為每千瓦時0.40元、0.45元和0.55元,進一步促進光伏產業平價上網。
2018年,全國風電平均利用小時數為2095小時。考慮到7%的棄風率,實際平均利用小時數為1948小時。以7500元/千瓦的投資成本計算,目前全國風力發電成本約為0.3656元/千瓦時,低于光伏發電成本。
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