分析|清洁氢“仍然过于昂贵且缺乏竞争力”——如何降低成本？

摘要

凯捷咨询公司发布的白皮 书指出，低碳氢成本高昂且竞争力不足，面临市场和监管的不确定性。高电价是主要问题，其他挑战包括设备成本、需求不足等。报告建议通过公共补贴、提高碳税及私营部门措施如降低电力成本、推广新技术等降低成本。改进电解槽系统设计和精益生产管理能显著减少氢气成本。白皮 书基于全球近120家氢行业公司的调查，为行业提供了降低成本的见解和建议。

正文

   咨询公司凯捷的一份新白皮 书题为《减少低碳氢投资和运营成本》，并没有直言这家法国公司对清洁氢行业现状的看法。与其他来源生产的氢气相比，低碳氢气仍然过于昂贵且缺乏竞争力，”它在其开头页面中详细说明。

       报告补充说，自 2021 年以来清洁氢行业的“广泛炒作和热情”“随着市场和监管的不确定性而消退，进入投资阶段的项目很少。“正是期望与实际结果之间的这种巨大差异促使我们进行了更深入的挖掘并委托撰写了这份报告。”

为什么成本这么高？

      凯捷指出了成本高的几个原因，即：“难以获得有竞争力的低碳电力供应、利率上升以及寻找合作伙伴——特别是EPC（工程、采购和施工）合作伙伴”。

      该报告随后解释说，这家总部位于巴黎的公司决定对“全球近 120 家氢行业公司”进行调查，试图了解行业对如何降低高成本的看法。

     高电价被认为是最大的问题，58%的受访者表示这是“主要困难”。

     “这并不奇怪，因为电力成本约占 LCOH（氢平准成本）的 45-60%，”该顾问指出。

受访者指出了其他“在提供有竞争力的价格时遇到的困难”：

      凯捷提出的下一个问题与公共当局如何帮助提高低碳氢的竞争力有关。调查发现，64%的受访者认为公共补贴或其他财政激励措施对于降低成本至关重要，而61%的受访者认为提高碳税是降低成本的重要杠杆。

      “在欧盟，EU ETS [排放交易系统] 价格大幅上涨至 100 欧元/t  CO ₂ e 以上 [每吨 CO ₂相当于 1.07 美元] 将提高蒸汽重整氢气 [由天然气生产的价格] ]，使低碳氢更具竞争力，”报告称。其他选项并未得到受访者的热情支持，其中 51% 的受访者勾选了电力市场改革和购电协议 (PPA) 发展，其次是碳边境调整机制 (34%) 等欧盟法规；建立“有组织的市场”（29%）；地方当局奖励/提供土地（11%）。

      不出所料，当被问及私营部门可以采取哪些“内部杠杆”来降低清洁氢成本时，75％的人表示“降低电力成本”，包括长期购电合同和低碳电力来源多样化以增加电解槽负载系数。报告称：“然而，实际上，由于技术限制和经济原因，预计不会有什么收益。”并补充说，“提高电解槽效率是降低电力成本的主要杠杆”。

       凯捷解释说，碱性电解槽将无法提供所需的更高效率，而其他技术是更好的选择。

     “虽然碱性技术目前是最便宜的，但它也消耗最多的电力。

      “因此，解决方案是首先推广 PEM 电解等下一代技术，然后加速高温或其他电解类型的工业化[原文如此]。

       “事实上，对于超过 100MW 的大容量系统，在相同成熟度水平下，PEM（质子交换膜）电解槽比碱性技术消耗的电力更少。然而，由于铂沉积物堵塞了膜，其效率会下降。

      “通过这种方式，高温电解将成为真正的游戏规则改变者，具有市场上最好的产量。例如，SOEC [固体氧化物电解槽电池] 技术比碱性技术提高了 26%，平均系统效率为 40kWh/kg 氢气。”

      该报告没有提及 SOEC 系统需要废热才能达到如此高的效率。凯捷补充说，提高电解槽的灵活性也是降低成本的关键。

      “由于物理和化学限制，碱性技术无法提供所需的灵活性（30-40%）。事实上，碱性电解槽无法在负载系数低于50%的情况下运行，随着氢气渗透性的增加[即H 2穿过氢气]，会引发安全问题。电解槽膜并可能与电解过程中产生的氧气混合以产生高度可燃的混合物]。

“然而，PEM 和高温技术由于其模块化设计而更加通用，可以关闭单个模块，而不是碱性电解槽所需的整个系统关闭。

“尽管如此，PEM技术的竞争力仍需提高[即，按每千瓦计算，它仍然比碱性技术贵得多]，并且高温电解在2027-28年之前不会投入运行。”

     事实上，降低设备成本被认为是削减 H ₂成本的第二大“内部杠杆”，有 69% 的受访者选择。接下来受欢迎的选择是“提高电解系统的性能”（40%），其次是“扩大设施规模”（39%）、“创新”（36%）、降低工厂平衡成本（26%） ，并使项目更接近需求（也是 26%）。其他潜在的杠杆包括改善存储和运输基础设施（24%）、创建新的服务或商业模式（21%）、使项目更接近可再生能源（20%）以及实施EPC合作伙伴关系（18%）。

        报告称，“改进电解槽系统的设计可以将 LCOH 降低 26%”，并补充说，这将使氢气的最终价格节省约 1.92 美元/公斤。补充说，“改善工厂设计的平衡也是降低成本的一个重要因素”，并指出压缩机目前“没有针对氢气应用进行充分的设计”，并且采用 H 2会脆化的钢材制造，从而降低了其耐用性。凯捷还表示，已经确定了电解槽制造工艺中的 35 项潜在改进，通过“精益生产管理”能够将生产成本降低 10-15%，预计氢气价格将降低 0.74-1.10 欧元/公斤。

       这位顾问似乎感到惊讶的是，“尽管目前利率较高”，但只有 26% 的受访者认为降低财务成本是一个巨大的潜在杠杆。报告援引经济合作与发展组织 (OECD) 2023 年的数据称，近年来加权平均资本成本 (WACC) 的上升实际上使 LCOH 增加了 6.4-24%。

顾问凯捷咨询了 120 多家氢能企业的意见，并在新的白皮 书中给出了他们的回应以及自己的分析“与其他来源生产的氢气相比，低碳氢气仍然过于昂贵且缺乏竞争力，”它在其开头页面中详细说明。