電解水制氫氣是通過(guò)電能給水提供能量，破壞水分子的氫氧鍵來(lái)制取氫氣的方法。
其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)污染，制取效率一般在75%-85%，每立方米氫氣電耗為4-5kW·h。由于電費(fèi)占整個(gè)水電解制氫生產(chǎn)費(fèi)用的80%左右，導(dǎo)致其競(jìng)爭(zhēng)力并不高。
因此水電解制氫成本的關(guān)鍵在于耗能問(wèn)題。
由此引出兩條降成本的途徑：一是降低電解過(guò)程中的能耗，二是采用低成本電力為制氫原料。
降成本路徑之一：降低過(guò)程能耗，提高電解效率
堿性水解技術(shù)最為成熟但效率低，高效率的PEM與SOEC技術(shù)待推廣。
目前主流的電解水制氫技術(shù)有三種類型：包括堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水(PEM)制氫和固態(tài)氧化物電解水(SOEC)制氫.
其中堿性電解水制氫是最為成熟、產(chǎn)業(yè)化程度最廣的制氫技術(shù)，但其電解效率僅為60-75%，國(guó)外研發(fā)的PEM技術(shù)與SOEC技術(shù)均能有效提高電解效率，尤其是PEM技術(shù)已引入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
降成本路徑之二：以低成本電價(jià)為制氫原料
我國(guó)大工業(yè)電價(jià)低于世界平均水平，國(guó)內(nèi)西北地區(qū)電價(jià)最低。
與其他國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)電價(jià)位于中低水平。
根據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)工業(yè)電價(jià)平均為0.107美元/千瓦時(shí)，居世界第八，僅為第一名的三分之一。相對(duì)較低的電價(jià)為我國(guó)發(fā)展電解水制氫提供了有利條件。
西北地區(qū)大工業(yè)電價(jià)偏低。
分省份來(lái)看，波谷、波峰電價(jià)在全國(guó)排名第一的分別是河北省和安徽省，青海省無(wú)論是波峰還是波谷電價(jià)均為最低，全國(guó)波谷電價(jià)平均為0.33元/千瓦時(shí)，波峰電價(jià)平均為0.90元/千瓦時(shí)。
西南地區(qū)、西北地區(qū)的大工業(yè)用電價(jià)格普遍在全國(guó)平均線以下，對(duì)于發(fā)展電解水制氫節(jié)約能耗更為有利。
西北地區(qū)棄風(fēng)棄電可用于電解水制氫。
我國(guó)棄風(fēng)棄電問(wèn)題突出，利好電解水制氫。
近年來(lái)，新能源的持續(xù)快速發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電網(wǎng)承載能力，新能源消耗矛盾十分突出。棄風(fēng)、棄水電量呈逐年增加趨勢(shì)。
我國(guó)目前正大力推進(jìn)可再生能源，由大量棄風(fēng)、棄水產(chǎn)生的棄電是發(fā)展電解水制氫的有利條件。
西北地區(qū)棄風(fēng)棄電量居首位。
隨著我國(guó)可再生能源裝機(jī)量逐年增長(zhǎng)，每年可再生能源棄電量驚人。
2018年我國(guó)全國(guó)棄風(fēng)棄電量277億千瓦時(shí)，其中西北地區(qū)為166.9億千瓦時(shí)，占全國(guó)的60.25%，其次是華北地區(qū)（占全國(guó)33.68%），東北地區(qū)占少量份額（全國(guó)5.45%）。
如果按照每立方氫氣耗電5千瓦時(shí)來(lái)計(jì)算，全國(guó)棄風(fēng)電量可生產(chǎn)55.4億立方高純度氫氣。
2018年棄風(fēng)棄電率排名前三的省份分別為新疆、內(nèi)蒙古和甘肅，全國(guó)平均棄風(fēng)棄電率為7%，這三個(gè)省份均超過(guò)了10%。由于可再生資源豐富，西北省份也是電價(jià)最低的地區(qū)。
長(zhǎng)期來(lái)看，低成本電力主要來(lái)自光伏和風(fēng)電。
雖然我國(guó)每年產(chǎn)生大量的棄風(fēng)棄電，但由于棄風(fēng)棄電產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定、難以大規(guī)模推廣等原因，其終究不是解決電解水制氫成本問(wèn)題的最優(yōu)選擇。
長(zhǎng)期來(lái)看，光伏和風(fēng)電是電解水制氫企業(yè)獲得低成本電力的主要來(lái)源。
全國(guó)大工業(yè)電價(jià)的均價(jià)為0.61元/kWh。以光伏系統(tǒng)投資成本5元/W，全國(guó)平均年有效利用小時(shí)1150小時(shí)計(jì)算，目前光伏系統(tǒng)發(fā)電成本0.5930元/kWh，已經(jīng)低于大工業(yè)電價(jià)。
受益于PERC、雙面等技術(shù)的應(yīng)用推廣，光伏系統(tǒng)投資不斷降低，預(yù)計(jì)2019年將低至4元/W，部分地項(xiàng)目可以達(dá)到3.5-3.6元/W的水平。當(dāng)光伏系統(tǒng)投資為4元/W時(shí)，對(duì)應(yīng)度電成本為0.5121元/kWh。
2019年4月，國(guó)家發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于完善光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)機(jī)制有關(guān)問(wèn)題的通知》，將標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)改為指導(dǎo)價(jià)，并確定I-III類資源區(qū)新增光伏發(fā)電站指導(dǎo)價(jià)分別為每千瓦時(shí)0.40元、0.45元、0.55元，進(jìn)一步推行光伏行業(yè)平價(jià)上網(wǎng)。
2018年全國(guó)風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)2095小時(shí)，考慮到7%的棄風(fēng)率，實(shí)際平均利用小時(shí)數(shù)1948小時(shí)，以7500元/kW投資成本測(cè)算，目前全國(guó)風(fēng)電度電成本約為0.3656元/kWh，低于光伏發(fā)電度電成本。
來(lái)源：廣證恒生
