3月22日,“2023綠電、綠氫與化工耦合發展論壇”在常州召開。來自煤化工、石化和化工行業項目業主,工程公司、綠電和綠氫技術與設備產業鏈的約300位參會代表齊聚一堂,共商行業大計。
江蘇天合元氫科技有限公司(以下簡稱“天合元氫”)副總經理卞鐵錚應邀出席,并帶來主題為《綠氫成本競爭力分析》的演講。從全球氫能現狀、綠氫發展現狀及成本、綠氫下游應用三個角度對綠氫成本競爭力進行了深度分析,并向嘉賓介紹了天合元氫的行業解決方案。
圖片(天合元氫副總經理卞鐵錚做分享)
從全球氫能現狀來看,目前已有42個國家發布氫能戰略,其中EMEA(歐洲、中東、非洲三地區的合稱)共計27個國家已經發布氫能戰略,美洲地區8個,亞太地區7個。另36個國家正在進行戰略準備。從政策指引方面分析,美國在《降低通脹法案》中承諾為清潔氫生產商提供至少130億美元的支持,歐盟REPowerEU計劃引入了碳差價合約(CCfD)機制。卞鐵錚表示:“全球氫能相關政策引導,有助于綠氫實現成本下降,推動行業可持續發展。以美國為例,2022年8月,IRA方案為綠氫提供開創性稅收減免和可直接用于付款的條款,法案中根據碳排放量不同有不同抵免。”。澳大利亞也提出了清潔氫項目,未來將大力推動氫能發展。全球目前各國政府宣布至2030年電解槽總裝機容量目標90GW,意味著氫能市場空間巨大。
目前全球氫氣的主要生產、消費領域都來自于化石能源。2021年,全球氫氣產量9400萬噸,主要為化石能源制氫。2021年,天然氣制氫占比62%,煤制氫占比19%,工業副產品制氫占比18%,電解水制氫占比0.04%。縱觀國內市場,目前國內仍舊以煤制氫為主。中國是全球最大的氫氣生產國,也是最大的氫氣消費國,生產和消費領域的氫能大多來源于化石燃料。2020年,我國氫氣產能約為4100萬噸,氫氣產量約為3342萬噸,主要來自于石化、煉焦等行業。其中煤制氫占總量62%,天然氣制氫19%,工業副產氫18%,電解水制氫僅占1%。
針對不同的制氫方法,卞鐵錚分析了化石燃料制氫、工業副產制氫、電解水制氫、生物質能、光解水等制氫的優缺點。其中,電解水制氫具備技術成熟、成本較低、操作靈活、裝備尺寸小、輸出壓力大、適用于可再生發電的波動性、轉化效率高等優點。電解水制氫中主要分為堿性電解、PEM電解、SOEC電解。三種電解方式的技術成熟度也有差異,堿性電解大規模應用,PEM電解小規模應用,SOEC電解尚未商業化。
在談到綠氫發展現狀及成本時,卞鐵錚表示,目前主流的堿性電解水制氫設備中,制氫效率約5kWh/Nm3,電費成本約占85%,因此其經濟性受電價影響較大。目前天合元氫已經量產的天擎堿性水制氫設備的直流電耗可以達到4.3kWh/Nm3,可以提升制氫效率,助力行業降本增效。另一方面,隨著棄光率逐年上升,需要尋找合理存儲無法消納電量的方向,這也有利于降低制氫成本,同時為光伏制氫提供了更多發展空間。
具體而言,一是目前我國光伏風電裝機量的不斷提升,棄光棄風率逐年上升,維持在1%-4%之間,無法并網消納的電量高企,疊加光伏發電的波動性,需要尋找合理存儲無法消納電量的方向。二是西北地區擁有豐富的光伏資源,但是存在嚴重棄光現象,大量光伏發電因為消納不足只能成為“垃圾電”,影響企業經濟效益。三是光伏制氫是降低制氫成本的重要路徑之一,10MW光伏每小時可制造2000Nm3的氫氣,在光照好的地方,制氫的光伏發電成本大幅度低于現在制氫的電力成本,有利于提升制氫經濟性。四是隨著重卡、船舶、商用車、熱電聯供、工業冶金等對氫氣的需求不斷提升,終端用氫市場的不斷拓展,綠氫未來發展前景廣闊。
在成本持續下降的趨勢下,綠氫的應用也值得關注,卞鐵錚提到,2021全球氫能利用結構中,煉化用氫占比42%、合成氨用氫占比36%、甲醇用氫占比15%、鋼鐵用氫占比6%;2021年中國氫能利用結構中,合成氨用氫占比37%、甲醇用氫占比19%、其他工業用氫占比19%、直接燃燒占比15%、煉油用氫占比10%。未來,合成氨用氫、甲醇用氫有較大市場機遇。
另一方面,碳市場的成熟,也將驅動下游市場發展。2023年10月歐盟“碳邊境稅”將正式生效,進一步提升鋼鐵、電解鋁行業成本。2023年2月9日歐洲議會環境、公共衛生和食品安全委員會正式通過歐洲碳邊界調整機制(CBAM)協議,具體生效日期為2023 年10月1日,將對進口的鋼、水泥、化肥以及鋁等碳密集型產品征稅,自2026年1月1日起,歐盟免費配額也將逐步削減,到2034年全部取消。同時對于進口產品也根據產品生產過程中產生的碳排放支付碳費用。
從全球氫能現狀、綠氫發展現狀及成本、綠氫下游應用三個角度對綠氫成本競爭力進行了深度分析后,卞鐵錚總結道:“隨著可再生能源電力下降,碳市場成熟,終端用氫市場不斷拓展,綠氫成本競爭力價值將進一步顯現,也需要更多解決方案推動氫能市場健康發展。”作為以電解水制氫技術為核心的裝備制造企業,目前涵蓋了制氫設備、制氫系統、移動式制氫站以及行業解決方案四大業務板塊。其中已量產的天擎電解槽額定產氫能力1000Nm3/h,同系列產品單槽產氫量最高可達2000Nm3/h。具有環境友好無污染、高密度低能耗、靈活可移動、適應多場景、智能化、模塊化等特性,通過標準化生產保持產品質量,可減少30%設備投資,使用壽命長達20年。
未來天合元氫將不斷探索產品智能化,應用“數據+算法”實現數據價值生成與實現,將數據價值轉化為智慧供應鏈的服務價值,同時堅持長期投入對綠色、低碳模式的探索與實踐,在清潔低碳轉型中推動氫能高質量發展,為實現碳達峰碳中和目標貢獻更多力量。