綠氫項目運行難點及成本情況如何？

用于化工的綠氫項目，實際運行中存在兩大挑戰。

現階段國內規劃的大規模（如萬噸級）綠氫項目，下游產能主要用于化工合成，包 括合成氨、合成甲醇等。綠氫生產上游銜接可再生能源供電環節，通常為配套綠氫項目建設的風光發電設施；下游銜接化工生產，可 對接已有的化工生產設施。我們認為，綠氫化工要實現平穩、高效運行，需面臨兩大挑戰： • 1. 上游電能供應環節：風光發電的波動性，與電解槽運行功率范圍要求之間存在矛盾； • 2.下游物料供應環節：電解制氫的波動性，與化工合成連續平穩供應物料的要求之間存在矛盾。

挑戰1-電能供應：風光發電的波動性Vs電解槽運行功率范圍的要求。綠電存在波動性，直接為電解槽供電制氫時面臨效率和安全問題。 • 風電、光伏發電的日內出力并不均勻，存在波動性。堿性電解槽可以適應一定的供電功率波動（例如，庫車項目的電解槽負荷 調節范圍為30-100%），但低負荷或波動負荷下的運行效率明顯低于滿負荷狀態。 • 此外，當負荷過低或變動過大時，為了避免安全問題，系統可能需要輪流啟停電解槽或棄用部分電量，進一步降低制氫效率， 增加成本。 • 理論上，解決電源波動性的措施包括：使用網電；增配儲能；耦合PEM電解槽等。上述方式有助于提高制氫效率和連續性，但會增加 用電成本或初始設備投資成本，并為系統的調度控制帶來更多挑戰。

挑戰2-物料供應：電解制氫的波動性Vs化工合成連續平穩供應的要求。工合成難以輕易調節負載或啟停，需要穩定連續的原料供應。現代化工生產通常具有連續性特征。化工合成的各個工藝環節分別需 要保持特定的溫度、壓強、氣體環境等條件，調節負載或啟停較為困難。以合成氨為例，受合成塔熱慣性等工藝過程約束，其負載調 節時間在數小時以上，停產后重新開車則需數天。因此，無論合成氨、合成甲醇，還是煉化等，均需要穩定連續的氫原料供應，滿足 下游連續生產的要求。 • 綠電制氫存在波動性，需配合儲氫系統作為緩沖。綠電消納和下游減碳需求下，綠氫項目全部或部分使用綠電進行電解。綠電的波動 性會導致產氫量波動，無法直接提供連續、穩定的氫流。因此，為了滿足下游化工物料供應要求，綠氫化工需配置儲氫系統作為緩 沖，平滑綠氫供應波動。

綠氫成本的“不可能三角”。我們認為，綠氫降本存在“低用電成本、低初始投資、長時運行”的“不可能三角”。 • 降低綠氫成本的途徑可歸納為三類：降低用電成本、控制初始投資、提高運行時長和效率。 • 考慮到前面分析的現實限制因素，我們認為三者不可兼得，存在“低用電成本、低初始投資、長時運行”的“不可能三角”。 實際項目投資決策中，網電比例、配儲規模、運行節奏等具體安排，均需要根據項目情況進行權衡。

由于綠氫項目的設備構成和運行模式各異，我們選取假設，設定電網調峰、電網 友好、工藝離網三類項目的典型情形，測算其綠氫的理論成本。 • 為了簡化思路、便于橫向比較，我們使用平均用電成本、制氫設備單價、年運行 小時數這3個關鍵變量來體現三類項目的區別，其它假設保持一致。 • 每種情形下，我們分別測算純光伏/純風電供電的綠氫成本。風光耦合項目中，風 電裝機占比越大，綠電平均利用時數越高（降低綠氫成本），但可使用谷電的時 間越少，使網電成本增加（升高綠氫成本）。因此，具體落地的項目可根據實際 情況選擇最優的風光比例。此處暫不對風光耦合情況進行討論，其理論成本可參 考純風電/光伏成本小幅上下浮動

三類項目選取的關鍵假設及測算結果如下。假設說明和完整計算過程見附錄頁。 • 1.電網友好型項目對應的綠氫成本在16.0-16.3元/kg，經濟性優于電網調峰或工藝離網型。使用網電連續 運行時，無法避免使用峰段電，導致平均用電成本較高；純離網時平均用電成本低，但運行時數少，帶 來的儲氫成本、平均折舊成本和運維成本都更高。 • 2.電網友好型項目中，“僅儲氫”項目的經濟性略優于“儲氫+儲能”。“僅儲氫”項目的綠氫成本為 16.05元/kg左右，較“儲氫+儲能”的情況低約0.2元/kg。這是因為考慮儲能充放損耗和折舊成本（1充1放） 時，使用儲能平滑綠電波動的成本高于直接使用網電。電化學儲能可以部分增加綠電利用時數，從而減 少網電的使用，但1充1放下增加綠電使用的比例不大。未來綠氫項目可能需要考慮價格更低廉的長時儲 能方式，與儲氫（氫儲能）相配合。