●李 峻
幾乎所有人都認(rèn)為，氫氣將在未來(lái)的無(wú)碳能源系統(tǒng)中扮演不可或缺的角色，但對(duì)2050年氫氣在能源消費(fèi)中的占比預(yù)測(cè)卻相差懸殊。國(guó)際可再生能源署認(rèn)為是12%，氫能理事會(huì)認(rèn)為是18%，歐盟宣布的目標(biāo)是24%。
但無(wú)論結(jié)果如何，分析人士一致認(rèn)為，要想推進(jìn)氫能技術(shù)，必須降低成本?？稍偕茉闯杀具^(guò)去十年已大幅降低，但仍需繼續(xù)下降。而電解水制氫成本，包括基本硬件電解槽，必須遵循類似路徑下降。
實(shí)際上，這兩者是相互聯(lián)系的，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和基本建設(shè)成本都被考慮到電解槽運(yùn)行的總成本中。隨著可再生能源進(jìn)入電網(wǎng)的加速部署，可再生能源電價(jià)將繼續(xù)下跌。而且由于電解設(shè)備的制造速度更快、成本更低，基本建設(shè)成本也將下降。
光伏發(fā)電價(jià)格過(guò)去10年已下跌90%，但還需進(jìn)一步下降，各國(guó)政府已決定出手相助。3月，美國(guó)能源部宣布，公用事業(yè)規(guī)模的光伏發(fā)電成本將從目前的每千瓦時(shí)4.6美分降至2025年的3美分，2030年的2美分。美國(guó)能源部還公布了一系列研發(fā)項(xiàng)目，并將提供創(chuàng)業(yè)資金用于改進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)，降低發(fā)電成本。
現(xiàn)在的問(wèn)題是，電解水制氫能否遵循光伏發(fā)電過(guò)去10年一直遵循的成本下降曲線。因?yàn)殡娊馑茪鋵⒉坏貌慌c藍(lán)氫競(jìng)爭(zhēng)，而后者的成本更低。
擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模
人們普遍認(rèn)為，氫能將在全球主要工業(yè)應(yīng)用中起步，首先以藍(lán)氫的形式出現(xiàn)，然后以綠氫的形式出現(xiàn)。對(duì)于綠氫來(lái)說(shuō)，電解槽至關(guān)重要，全球電解槽制造商正計(jì)劃擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以降低成本。
德國(guó)工業(yè)巨頭蒂森克虜伯是鋼鐵制造商和氫氣生產(chǎn)商，其從生產(chǎn)商和用戶兩個(gè)角度看待氫氣問(wèn)題。該公司的標(biāo)準(zhǔn)電解裝置是一個(gè)20兆瓦的模塊，每小時(shí)可生產(chǎn)4000立方米氫氣。蒂森克虜伯副總裁馬爾科姆·庫(kù)克表示，“我們已降低成本，并將基本模塊的規(guī)格提高到20兆瓦”。
美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商康明斯公司兩年前收購(gòu)了加拿大氫化公司，擴(kuò)大氫氣生產(chǎn)能力?？得魉构倦娊獠廴驑I(yè)務(wù)開發(fā)負(fù)責(zé)人丹尼斯·托馬斯表示，“就項(xiàng)目規(guī)模而言，幾年前我們的目標(biāo)是10兆瓦，現(xiàn)在我們?cè)诩幽么笠延幸粋€(gè)20兆瓦的電解槽在運(yùn)行。下一個(gè)目標(biāo)是100~500兆瓦的項(xiàng)目”。
托馬斯稱，“主要問(wèn)題在于時(shí)間，因?yàn)槲覀冋谔岣弋a(chǎn)能，但產(chǎn)能全部到位沒(méi)有意義，因?yàn)楹芏鄽錃忭?xiàng)目都處于開發(fā)階段?？蛻粼谝粋€(gè)模塊中不太可能需要1吉瓦的電解能力，他們將分階段開發(fā)多數(shù)項(xiàng)目，第一階段可能需要100~200兆瓦的電解能力。公司的目標(biāo)是2025年達(dá)到吉瓦水平的產(chǎn)能”。
其他旨在提升至吉瓦規(guī)模產(chǎn)能的大公司還包括英國(guó)儲(chǔ)能和清潔燃料公司ITM Power，其正在規(guī)劃一個(gè)新的大型電解槽工廠的早期階段。另一個(gè)是挪威氫能技術(shù)公司Nel ASA，今年將電解槽產(chǎn)能擴(kuò)大至500兆瓦，并計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大。Nel ASA最近宣布了2025年前以每千克1.5美元的價(jià)格生產(chǎn)綠氫的目標(biāo)，這將使綠氫成本與灰氫成本相當(dāng)。
降低生產(chǎn)成本
如今，綠氫的存在感微乎其微，成本至少是灰氫的兩倍，基本上沒(méi)有市場(chǎng)，所以還處于早期發(fā)展階段。
美國(guó)每年約生產(chǎn)1000萬(wàn)噸氫氣，全球約生產(chǎn)1.2億噸氫氣（中國(guó)是最大的氫氣生產(chǎn)國(guó)）。幾乎所有氫氣都是在高碳排放的過(guò)程中產(chǎn)生的。
據(jù)估計(jì)，如果美國(guó)綠氫產(chǎn)量達(dá)到1000萬(wàn)噸，需要海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到115吉瓦。而考慮到美國(guó)當(dāng)前正努力2030年實(shí)現(xiàn)30吉瓦的海上風(fēng)電裝機(jī)容量目標(biāo)，難度就可想而知了。
國(guó)際可再生能源署在2050年能源轉(zhuǎn)型路線圖中估計(jì)，如果全球綠氫產(chǎn)量達(dá)到4億噸，將需要2050年前電解槽產(chǎn)能達(dá)到5太瓦。目前全球已安裝的電解槽產(chǎn)能約8吉瓦。
這些數(shù)字表明，要想實(shí)現(xiàn)政府和國(guó)際機(jī)構(gòu)設(shè)定的綠氫目標(biāo)，必須大幅提高電解槽產(chǎn)能，而這將需要持續(xù)設(shè)定綠氫發(fā)展目標(biāo)和降低生產(chǎn)成本。
咨詢公司Dii沙漠能源公司首席執(zhí)行官科利尼厄斯·馬休斯表示，“隨著新技術(shù)的到來(lái)，電解槽方面將有很多創(chuàng)新，正從人工組裝轉(zhuǎn)向大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)”。
馬休斯列出了全球19個(gè)氫氣項(xiàng)目，這將需要140吉瓦的電解槽產(chǎn)能。他認(rèn)為，這些項(xiàng)目將刺激更高的電解槽生產(chǎn)水平，從而降低生產(chǎn)成本。但如果沒(méi)有援助，這是不可能發(fā)生的?！皬谋O(jiān)管角度看，我們應(yīng)該采取一切可能的措施來(lái)加速發(fā)展，制定標(biāo)準(zhǔn)，并為市場(chǎng)創(chuàng)造先決條件”。
