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四川水电制氢样本
来源:能源杂志 日期:2020-04-16 字号:[ ]
  对于水电资源丰富的四川省而言,发展水电制氢,为全国提供规模、稳定、绿色的氢源,是因地制宜地发展氢能产业的最有潜力的突破口。
  自2019年政府工作报告首次明确“推动充电、加氢等基础设施”以来,短短的一年,氢能及相关基础设施就成了全国最为热门的投资领域之一。
  氢源作为氢能产业链中的上游环节,通过传统的化石能源制取或工业副产氢提纯是两种主要的渠道。通过水力发电电力进行电解水制氢(以下简称“水电制氢”)依赖于丰富的水力发电电力,具有较强的地域性特征,虽并不能广泛适用于全国,但对于水电资源丰富的四川等水电大省而言,发展水电制氢,为全国提供规模、稳定、绿色的氢源,是因地制宜地发展氢能产业的最有潜力的突破口。
  据统计,我国每年可再生能源弃电量均超过1000亿kWh,其中2018年全年弃水量691亿kWh,较2017年高176亿kWh,四川省大渡河流域部分梯级电站年调度弃水达到了100亿kWh以上。
  尽管近几年来,国家及四川省均出台了多项措施缓解包括水电在内的可再生能源弃水消纳及提高利用小时数等问题,但水电发电能力依然存在着富余。
  通过开展水电制氢,充分利用水电富余的发电能力将富余电力储存起来“变废为宝”并实现规模化消纳,有助于缓解水电弃水难题,提升水电产业的综合经济效益。
  根据四川电力交易中心的统计数据,截至2019年12月31日,四川水电装机4192.7万千瓦,占到了全省总装机容量的70.9%,且发电能力存在较大富余。因地制宜发挥四川水电资源优势,通过打造以“绿色氢源”为核心的水电制氢,并借助于规模化的优势,带动氢能及相关产业协同发展,打造具有水电特色的氢能产业经济。
  四川水电制氢优势何在
  在氢能源产业的上游端,由于发展时间早、产业链供应成熟以及既有的成本与价格优势,通过煤、天然气、工业副产获取氢气并应用于氢能及相关工业领域依然是主要渠道。但水电制氢作为可再生能源制氢领域中的重要一种,尤其是在四川这种水电电力资源聚集的省份,其比较优势显而易见的。
  目前,电解水制氢成本中70%以上为电费,当到户电价在0.3元/千瓦时左右时,其成本已接近于传统化石能源制氢。同时,四川省水电有明显的丰、平、枯的特性,在丰水期(6-10月),利用低谷弃水电量,则电价更低。如地方政府另外出台相关制氢电量替代政策或税费减免政策,鼓励水力发电企业拿出一部分电量优先供应制氢,则电价还有下探空间。
  针对水电制氢,作为水电大省的四川,先后出台了多项政策文件,支持省内企业利用水电开展制氢工作。比较典型的有三项,主要内容是:明确电解氢执行单一制输配电价0.105元/千瓦时,到户电价为0.3元/千瓦时左右,并通过弃水消纳示范区建设,鼓励用户电价按照全年综合电价不高于0.22元/千瓦时执行。上述政策的出台,为水电制氢产业的发展 奠定了良好的政策环境。
  然而,由于水电制氢尚处于产业示范及培育阶段,还要考虑所在地经济发展水平、产业链配套情况及地方政府的支持力度。
  笔者梳理了国内水电制氢项目示范情况发现,虽然研究论证者不少,但截至目前,国内尚未有专门的水电制氢项目落地示范。究其原因,一方面氢能产业方兴未艾,市场培育尚需时日,规模化应用更是有待于氢能产业成熟之后才可能实现;另一方面,也与所在地市的经济发展水平密切相关,氢能产业的培育离不开政府前期的财政扶持,部分水电富集区难以拿出充足的财政资金补贴制氢项目;最后,还有来自于专门的工业气体公司的在价格上的竞争与供应链上的替代。
  水电制氢困境待解
  虽然四川省出台了到户0.3元/千瓦时(据此测算发电侧仅为0.15元/千瓦时左右)甚至更低的制氢电价鼓励政策,但截至本文收稿时止,四川境内尚未有氢能相关企业享受了该优惠电价,其主要原因在于该电价已经远低于发电企业全年成本价,在没有类似于电解铝等配套政策支持的前提下,难以获得发电企业实质性响应。
  即使发电企业愿意以该电价供应,也一定有相关的扶持政策或其他的产业协同需求,否则低于成本价的售电情形将难以持续。
  大规模制氢并顺利消纳取决于氢能当前及未来10年的市场规模及储运技术的进步程度。根据中国氢能联盟的预测,到2030年之前,氢能供应市场仍将以低价工业副产氢为主,水电解制氢仍将作为一种辅助和补充。
  中远期(2030-2050年),如果氢气的大规模储存、运输等技术瓶颈得到解决,随着市场容量的不断扩大,成本不断降低,大规模水电制氢的规模效应和经济效益才能得到有效的发挥,四川作为西南水电大省的优势才能逐步发挥出来。
  越过电网就近下电制氢本质上不可行。曾有研究者提出,基于成本考虑,可以尝试在水电站附近就近制氢,避免电网输送等费用。但实际上,无论是从法规监管角度,还是从运输的经济性角度看,该思路均不可行。电力法及相关法律法规已明确规定用电企业应通过电网接入用电,直接通过发电企业供电违反电力法相关规定;在运输方面,水电站均位于偏远地区,大规模氢气运输在经济上和技术上均不可行。
  部分水电产业聚集区因为产业链配套薄弱及地方政府的财政实力难以有效支持氢能项目示范与产业培育。当前,国内氢能产业尚处于市场导入阶段,地方政府持续的财政补贴是氢能产业从示范培育逐步走向完善,并最终实现市场化自动调节的关键因素之一,任一企业均难以单独完成市场培育。
  另外,氢能产业链涉及制、加、储、运、车、燃料电池等多个环节,这些产业链上的企业越多,对于市场的培育越有利。四川虽然水电资源富集,但区域发展极不平衡,部分水电富集区经济实际及产业水平较低,难以有效支持氢能示范及产业培育。


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