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四川水電制氫樣本
來源:能源雜志 日期:2020-04-16 訪問次數: 字號:[ ]
  對于水電資源豐富的四川省而言,發展水電制氫,為全國提供規模、穩定、綠色的氫源,是因地制宜地發展氫能產業的最有潛力的突破口。
  自2019年政府工作報告首次明確“推動充電、加氫等基礎設施”以來,短短的一年,氫能及相關基礎設施就成了全國最為熱門的投資領域之一。
  氫源作為氫能產業鏈中的上游環節,通過傳統的化石能源制取或工業副產氫提純是兩種主要的渠道。通過水力發電電力進行電解水制氫(以下簡稱“水電制氫”)依賴于豐富的水力發電電力,具有較強的地域性特征,雖并不能廣泛適用于全國,但對于水電資源豐富的四川等水電大省而言,發展水電制氫,為全國提供規模、穩定、綠色的氫源,是因地制宜地發展氫能產業的最有潛力的突破口。
  據統計,我國每年可再生能源棄電量均超過1000億kWh,其中2018年全年棄水量691億kWh,較2017年高176億kWh,四川省大渡河流域部分梯級電站年調度棄水達到了100億kWh以上。
  盡管近幾年來,國家及四川省均出臺了多項措施緩解包括水電在內的可再生能源棄水消納及提高利用小時數等問題,但水電發電能力依然存在著富余。
  通過開展水電制氫,充分利用水電富余的發電能力將富余電力儲存起來“變廢為寶”并實現規模化消納,有助于緩解水電棄水難題,提升水電產業的綜合經濟效益。
  根據四川電力交易中心的統計數據,截至2019年12月31日,四川水電裝機4192.7萬千瓦,占到了全省總裝機容量的70.9%,且發電能力存在較大富余。因地制宜發揮四川水電資源優勢,通過打造以“綠色氫源”為核心的水電制氫,并借助于規模化的優勢,帶動氫能及相關產業協同發展,打造具有水電特色的氫能產業經濟。
  四川水電制氫優勢何在
  在氫能源產業的上游端,由于發展時間早、產業鏈供應成熟以及既有的成本與價格優勢,通過煤、天然氣、工業副產獲取氫氣并應用于氫能及相關工業領域依然是主要渠道。但水電制氫作為可再生能源制氫領域中的重要一種,尤其是在四川這種水電電力資源聚集的省份,其比較優勢顯而易見的。
  目前,電解水制氫成本中70%以上為電費,當到戶電價在0.3元/千瓦時左右時,其成本已接近于傳統化石能源制氫。同時,四川省水電有明顯的豐、平、枯的特性,在豐水期(6-10月),利用低谷棄水電量,則電價更低。如地方政府另外出臺相關制氫電量替代政策或稅費減免政策,鼓勵水力發電企業拿出一部分電量優先供應制氫,則電價還有下探空間。
  針對水電制氫,作為水電大省的四川,先后出臺了多項政策文件,支持省內企業利用水電開展制氫工作。比較典型的有三項,主要內容是:明確電解氫執行單一制輸配電價0.105元/千瓦時,到戶電價為0.3元/千瓦時左右,并通過棄水消納示范區建設,鼓勵用戶電價按照全年綜合電價不高于0.22元/千瓦時執行。上述政策的出臺,為水電制氫產業的發展 奠定了良好的政策環境。
  然而,由于水電制氫尚處于產業示范及培育階段,還要考慮所在地經濟發展水平、產業鏈配套情況及地方政府的支持力度。
  筆者梳理了國內水電制氫項目示范情況發現,雖然研究論證者不少,但截至目前,國內尚未有專門的水電制氫項目落地示范。究其原因,一方面氫能產業方興未艾,市場培育尚需時日,規模化應用更是有待于氫能產業成熟之后才可能實現;另一方面,也與所在地市的經濟發展水平密切相關,氫能產業的培育離不開政府前期的財政扶持,部分水電富集區難以拿出充足的財政資金補貼制氫項目;最后,還有來自于專門的工業氣體公司的在價格上的競爭與供應鏈上的替代。
  水電制氫困境待解
  雖然四川省出臺了到戶0.3元/千瓦時(據此測算發電側僅為0.15元/千瓦時左右)甚至更低的制氫電價鼓勵政策,但截至本文收稿時止,四川境內尚未有氫能相關企業享受了該優惠電價,其主要原因在于該電價已經遠低于發電企業全年成本價,在沒有類似于電解鋁等配套政策支持的前提下,難以獲得發電企業實質性響應。
  即使發電企業愿意以該電價供應,也一定有相關的扶持政策或其他的產業協同需求,否則低于成本價的售電情形將難以持續。
  大規模制氫并順利消納取決于氫能當前及未來10年的市場規模及儲運技術的進步程度。根據中國氫能聯盟的預測,到2030年之前,氫能供應市場仍將以低價工業副產氫為主,水電解制氫仍將作為一種輔助和補充。
  中遠期(2030-2050年),如果氫氣的大規模儲存、運輸等技術瓶頸得到解決,隨著市場容量的不斷擴大,成本不斷降低,大規模水電制氫的規模效應和經濟效益才能得到有效的發揮,四川作為西南水電大省的優勢才能逐步發揮出來。
  越過電網就近下電制氫本質上不可行。曾有研究者提出,基于成本考慮,可以嘗試在水電站附近就近制氫,避免電網輸送等費用。但實際上,無論是從法規監管角度,還是從運輸的經濟性角度看,該思路均不可行。電力法及相關法律法規已明確規定用電企業應通過電網接入用電,直接通過發電企業供電違反電力法相關規定;在運輸方面,水電站均位于偏遠地區,大規模氫氣運輸在經濟上和技術上均不可行。
  部分水電產業聚集區因為產業鏈配套薄弱及地方政府的財政實力難以有效支持氫能項目示范與產業培育。當前,國內氫能產業尚處于市場導入階段,地方政府持續的財政補貼是氫能產業從示范培育逐步走向完善,并最終實現市場化自動調節的關鍵因素之一,任一企業均難以單獨完成市場培育。
  另外,氫能產業鏈涉及制、加、儲、運、車、燃料電池等多個環節,這些產業鏈上的企業越多,對于市場的培育越有利。四川雖然水電資源富集,但區域發展極不平衡,部分水電富集區經濟實際及產業水平較低,難以有效支持氫能示范及產業培育。
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