電解水制氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

    近日，歐盟清潔能源技術(shù)觀察站發(fā)布《歐盟電解水和氫能技術(shù)發(fā)展、趨勢(shì)、價(jià)值鏈和市場(chǎng)現(xiàn)狀2023年度報(bào)告》（以下簡稱《報(bào)告》），分析電解水制氫技術(shù)定位現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、價(jià)值鏈以及全球市場(chǎng)。《報(bào)告》在歐盟委員會(huì)對(duì)氫能領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)上，通過整合歐盟資助研究項(xiàng)目、貿(mào)易數(shù)據(jù)等信息，研究電解水制氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，旨在為歐洲氫能政策的制定提供依據(jù)和支持，推動(dòng)歐盟在制氫技術(shù)方面的研究與創(chuàng)新，評(píng)估歐盟清潔能源部門的競爭力及其在全球能源市場(chǎng)中的定位。

內(nèi)容重點(diǎn)一：

電解水制氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、

趨勢(shì)及成本影響因素

  在行業(yè)現(xiàn)狀與趨勢(shì)方面，《報(bào)告》指出，從2021年到2022年，全球電解槽裝機(jī)容量從近500兆瓦增至600-700兆瓦，預(yù)計(jì)到2023年底將達(dá)到近2吉瓦。中國是全球電解槽部署增長最快的地區(qū)，2022年電解槽裝機(jī)容量約200兆瓦，預(yù)計(jì)到2023年將進(jìn)入吉瓦時(shí)代（1.1GW)；美國2022年電解槽裝機(jī)容量約19兆瓦，預(yù)計(jì)到2023年底新增291兆瓦裝機(jī)產(chǎn)能。隨著已公布電解水制氫項(xiàng)目的逐步落地，全球電解槽部署將從2030年開始顯著增加。

在制氫技術(shù)方面，《報(bào)告》提出，電解水制氫為最成熟、最有前景的非碳源可再生氫生產(chǎn)技術(shù)。電解水制氫技術(shù)主要包括堿性電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）、高溫固體氧化物電解（SOEC）、陰離子交換膜電解（AEM）和質(zhì)子導(dǎo)電陶瓷電解（PCC）。ALK和PEM相較其他技術(shù)較為成熟，正逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，SOEC和AEM項(xiàng)目正逐步落地，PCC尚處于發(fā)展早期。

2020年和2030年四種主要電解水技術(shù)的性能指標(biāo)

在成本方面，《報(bào)告》列舉了影響電解水生產(chǎn)可再生氫或者低碳?xì)涑杀镜?大決定性因素，即電解槽設(shè)備投資(CAPEX)，運(yùn)營支出(OPEX)，與電力電網(wǎng)相關(guān)的稅費(fèi)，負(fù)載或利用系數(shù)，水費(fèi)及運(yùn)維成本等其他運(yùn)營支出、項(xiàng)目資金成本。其中，影響電解水制氫平準(zhǔn)化成本(LCOH)的兩個(gè)核心因素是電解槽設(shè)備投資成本(CAPEX)和電價(jià)。降低電解水成本的途徑包括增加運(yùn)行小時(shí)數(shù)、降低電價(jià)、增加系統(tǒng)壽命、提高電解制氫系統(tǒng)的運(yùn)行效率等。其中，IRENA估計(jì)，僅僅增加運(yùn)行小時(shí)數(shù)、降低電價(jià)就有能力將氫的成本降低80%。

｜氫氣生產(chǎn)成本與投資、電價(jià)和運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系函數(shù)

內(nèi)容重點(diǎn)二：

歐盟電解水制氫在全球市場(chǎng)中的定位

 歐盟氫能需求量增長拉動(dòng)供給。《報(bào)告》指出，2020年歐盟氫能需求量約870萬噸，到2030年，歐洲(歐盟、歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟和英國)可再生氫工業(yè)年需求量目標(biāo)為540萬噸，滿足該目標(biāo)需從2023年起，每年增加約60-75萬噸可再生氫的供應(yīng)量。

｜歐盟、歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟、英國地區(qū)工業(yè)計(jì)劃清潔氫消費(fèi)總量圖

  歐盟氫能政策支撐電解水制氫部署。《報(bào)告》指出，為推動(dòng)電解水制氫項(xiàng)目部署，歐洲相繼出臺(tái)一系列支持政策。包括歐洲綠色協(xié)議、氣候中性的歐洲氫能戰(zhàn)略等，REPowerEU 計(jì)劃和相關(guān)氫戰(zhàn)略指出了歐洲氫能目標(biāo)，即到2024年、2030年電解槽裝機(jī)容量分別達(dá)到6吉瓦、40吉瓦；《溝通-加強(qiáng)歐洲2030年氣候雄心》所附文件（SWD/2020/176）更是預(yù)計(jì)到2050年，氫在歐洲總能源需求中的份額將從目前的不到2%增長到13%；2023年3月，歐盟委員會(huì)式發(fā)布?xì)W洲氫能銀行計(jì)劃并于11月啟動(dòng)首次可再生氫拍賣。據(jù)歐洲氫能組織估算，從2019年到2022年8月，歐盟、歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟（EFTA）和英國電力制氫的總裝機(jī)容量從85兆瓦增至162兆瓦。

｜歐盟對(duì)氫氣生產(chǎn)的公共研發(fā)投資[百萬歐元]

歐盟電解槽產(chǎn)能擴(kuò)張?zhí)崴佟?/span>《報(bào)告》提出，2023年全球電解槽預(yù)計(jì)出貨量約為2022年三倍以上，全球總裝機(jī)約為2-3吉瓦（2022年為0.8吉瓦，2021年為0.5吉瓦)，以堿性電解水制氫為主的中國仍將是全球最大的電解槽生產(chǎn)市場(chǎng)。為提升市場(chǎng)競爭力，歐盟通過“REPowerEU”等能源計(jì)劃，并設(shè)定了電解槽產(chǎn)能目標(biāo)，而要完成這些目標(biāo)，需要到2030年生產(chǎn)1000萬噸可再生氫，并安裝140吉瓦電解水制氫能力。

｜地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)投資總額[百萬歐元]全球電解水制氫發(fā)展仍然存在諸多挑戰(zhàn)。《報(bào)告》指出，全球電解水制氫市場(chǎng)雖在快速增長，但目前生產(chǎn)的可再生氫的數(shù)量仍然可以忽略不計(jì)；可再生氫國際貿(mào)易尚未實(shí)現(xiàn)；可再生氫全球統(tǒng)一的認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)化尚未取得進(jìn)展；隨著天然氣價(jià)格的下降，可再生氫競爭力將有所下降；缺乏足夠的可再生電力供應(yīng)；歐洲對(duì)電解水制氫關(guān)鍵原材料的依賴仍然存在。