中国规模化氢能供应链的经济性分析

丁书东 0
文章来源:丁书东
氢能作为中国能源问题的最终解决方案,将深刻影响中国能源应用的前景。2019年,中国氢能联盟发布了《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,到2050年,氢能将在中国终端能源体系中占比达到10%(约5亿吨标煤,折合1.1亿吨氢气),与电力协同互补,共同成为中国终端能源体系的消费主体之一。

届时,可实现二氧化碳减排约7亿吨/年,累计拉动33万亿元经济产值。而“绿氢”可再生能源制氢将是未来的主要氢气来源,到2050年,可再生能源制氢超过80%。

这个亿吨级氢能的目标,将改变中国的能源结构并推动中国进入氢能社会,中国具有广阔的西部荒漠和良好的光照条件,可开发的“绿氢”资源超过3亿吨。完全能够满足我国可持续发展的自给自足的无碳氢能,将从根本上改变我国能源战略安全。

但我国西部储量丰富的绿氢资源,远离中东部的能源负荷中心,需要远距离的输送。因此如何达到开发规模,建立“产、储、输、分销、应用”完整的低成本氢能供应链,就需要进行氢能储运模式的构建,并进行技术经济分析。

目的 —— 文章研究规模化氢能供应链的经济性,未来十年,氢能作为战略能源将会重构社会的能源结构,并影响未来社会能源总成本。预测大规模氢能时代的制氢、储氢、输氢、分销、应用的成本,和市场化的趋势有着重要的意义。氢气由于高储运成本,用途、品质的多样性,氢气市场存在分层结构。

分析氢能与常规能源的可比价格,提出原油当量价格(POE)的概念,预测未来氢能价格的合理区间。解决供应链问题是获得低成本氢能的关键,由此提出干线门站模式,解决绿氢的资源分布与长距离输送氢能的问题。

方法 —— 利用平准化氢气成本(LCOH)分析模型,测算大型光伏制氢管道输氢LCOH,分析大规模可再生能源制氢输氢的经济性。利用氢能供应链的储、输、卸六个象限成本公式,分析气氢、液氢、固氢、有机氢、管道氢等不同储运技术,短距离氢储运成本,分析门站后输氢的场景和成本,预测短距离输氢的成本趋势。

结果 —— 研究表明:我国有丰富的绿氢资源,随着投资下降,预计大规模绿氢管道输送的城市门站LCOH将低于2.0 RMB/Nm³,将成为未来主要的氢源。

当前,氢储运技术气氢、液氢、甲醇、合成氨、有机氢、固氢、管道氢,随着规模的增加实现远距离输送。在现有的技术下,城市门站到终端的输送,氢短距输送(<100 km)测算成本都在1.2 RMB/Nm³以下,由此评估的氢能供应链的总成本,干线门站模式下氢能最终到达终端的价格约为3.2 RMB/Nm³,当量价格POE与汽油价格接近,考虑燃料电池的能效因素,氢能汽车在4.0 RMB/Nm³的氢价下,具有比汽油车更低的百公里燃料费用。

结论——氢能作为战略能源,在无补贴的情况下实现中国氢能源的绿氢替代,在技术经济上是可行的。

标签:国内

发表评论

登录后才能评论