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西部笔记 · 25

西部的绿氢:制氢这笔账怎么算

资本成长学堂 · 道纳出品

设想西北一个化工园区的规划展板:一边是连片的风电和光伏,一边是合成氨和甲醇装置,中间画着一排电解槽厂房,旁边一行字:「绿电制绿氢,就地消纳,就地转化」。来参观的人多半会问同一个问题:这样制出来的氢,一公斤要多少钱?

这个问题,展板上一般没有答案。介绍材料里常见的是一个区间,或者一句「随着电价和设备成本下降,有望与灰氢平价」。

我们在第 10 期讲过绿电加算力,在第 89 期讲过西部的水,在第 117 期讲过光伏治沙。绿氢正好把这几件事连在了一起:要电,要水,要地,还要一个能把氢用掉的下游。这一篇不讲概念,只算账:一公斤绿氢的成本由哪几块组成,哪一块最要紧,以及读一份制氢项目材料时,先看哪几个数。

一、先说清楚:灰氢、蓝氢、绿氢

氢本身没有颜色,颜色说的是它怎么来的。

灰氢:用煤或天然气制取,过程中排放二氧化碳。这是目前工业用氢的主要来源,化工厂里的合成氨、甲醇、炼油加氢,大多用的是它。

蓝氢:同样用化石能源制取,但配套了碳捕集,把一部分二氧化碳收集起来。

绿氢:用可再生能源发的电电解水制取,过程中基本不排放二氧化碳。

西部做绿氢,有两个天然的理由:一是风光资源好,新能源发电成本低;二是西部本来就有大量煤化工、化肥和炼化装置,每年要消耗大量灰氢。用绿氢替代一部分灰氢,下游是现成的。

但「理由充分」和「账算得过来」是两回事。下面一项一项拆。

二、从哪里看:五类公开材料

想了解一个制氢项目的真实情况,公开渠道能找到的材料不少。

1. 项目的环评公示和备案信息。 环评报告里会写清楚制氢规模(每小时多少标方或每年多少吨)、电解槽类型和台数、用水量和水源、储氢方式、安全防护距离。这比任何宣传材料都具体。

2. 设备招标和中标公示。 大型项目的电解槽、纯化设备、储罐,通常会公开招标,中标公示里能看到设备规格和中标金额,可以用来判断单位投资。

3. 电解槽、储运设备企业的年报和公告。 这些企业的年报里会讲行业的订单情况、产品价格变化和技术路线,用来判断设备成本的走势。

4. 地方的氢能产业规划和支持政策。 很多西部省份出台了氢能产业规划,会写明重点布局的园区、示范场景和支持方式。国家层面,有国家发展改革委、国家能源局印发的氢能产业发展中长期规划。具体的支持措施和执行口径,以各地现行文件为准。

5. 电价和绿电交易的相关文件。 制氢用的电怎么来、多少钱,取决于当地的电价政策、绿电直连和市场化交易的规则。我们在第 10 期讲过绿电直连,那里的逻辑同样适用于制氢。

三、一公斤氢的成本,由哪几块组成

把电解水制氢的成本拆开,大致是五块。

电费:最大的一块

电解一公斤氢,系统总电耗大约在每公斤 50 到 55 千瓦时之间(含电解、纯化、公辅,具体随设备类型、负荷率和运行年限变化)。也就是说,电价每变动 0.1 元/千瓦时,一公斤氢的成本就变动 5 元多。

这是整笔账里最敏感的一项。在多数测算里,电费占绿氢成本的六成甚至更多。

设备折旧:取决于利用小时

电解槽、整流电源、纯化装置、压缩机、储罐、厂房,这些是一次性投入,要在整个使用期里摊销。摊到每公斤氢上是多少,关键不是设备有多贵,而是一年能开多少小时。

同样一套设备,一年开 2500 小时和一年开 6000 小时,每公斤分摊的折旧差了一倍多。

运维和电堆更换

电解槽的电堆有寿命,运行一定小时数以后性能衰减,电耗上升,到期需要更换或者大修。这笔钱要么在运维费里体现,要么要单独计提。很多早期测算漏掉了这一项。

水

电解水制氢,理论上每公斤氢要消耗约 9 公斤水。实际上,原水要经过纯化,加上冷却等用水,每公斤氢的实际耗水量要高不少。水费本身在成本里占比很小,但能不能拿到用水指标,在西北可能是决定项目能不能落地的事。这一点我们在第 89 期讲过。

储运:常被单独拎出去的一块

很多项目报出来的「制氢成本」,是氢气出厂那一刻的成本。从厂区到用户,还要压缩、储存、运输。

用户就在园区隔壁,用管道直接输送,储运成本很低;

用户在几百公里以外,用高压长管拖车运输,每车装载量有限,储运成本可能和制氢成本一个量级;

再远,就要考虑把氢转化成氨或甲醇再运,这又是一套工艺和一笔账。

所以看到「绿氢成本每公斤多少元」,第一个要问的是:这是出厂价,还是到用户手里的价?

四、一个示意:电价和利用小时,两个变量一起算

下面用一组假设值,把一公斤氢的出厂成本走一遍。

假设条件(全部为假设值):

电解制氢系统装机 100 兆瓦;

系统总投资 4 亿元(含电解槽、电源、纯化、公辅和厂房);

系统电耗每公斤氢 55 千瓦时;

设备按 20 年、6% 的资金成本折算年化投资,年化系数约 0.087,一年约 0.35 亿元;

运维费按总投资的 2% 计,一年 0.08 亿元;

水费和人工等其他费用,每公斤 0.65 元。

第一步:算年产量。

年产量 = 装机 × 年利用小时 ÷ 单位电耗

2500 小时:100,000 千瓦 × 2500 ÷ 55 ≈ 454.5 万公斤,约 4545 吨;

4000 小时:约 7273 吨;

6000 小时:约 10,909 吨。

第二步:算每公斤的非电成本。

年利用小时 年产量(吨) 年化投资(元/公斤) 运维(元/公斤) 其他(元/公斤) 非电成本合计(元/公斤)
2500 4545 7.67 1.76 0.65 10.08
4000 7273 4.80 1.10 0.65 6.55
6000 10,909 3.20 0.73 0.65 4.58

第三步:加上电费,得到出厂成本(元/公斤)。

电价(元/千瓦时) 电费(元/公斤) 2500 小时 4000 小时 6000 小时
0.15 8.25 18.3 14.8 12.8
0.20 11.00 21.1 17.5 15.6
0.25 13.75 23.8 20.3 18.3
0.30 16.50 26.6 23.0 21.1
0.35 19.25 29.3 25.8 23.8

这张表有三种读法。

第一,电价是第一敏感项。 同一列里,电价每升 0.05 元,成本升 2.75 元。在 4000 小时、0.20 元的情形下,电费占成本的六成以上。

第二,利用小时是第二敏感项。 同一行里,从 2500 小时到 6000 小时,成本能降五六元。

第三,也是最重要的:便宜的电和高的利用小时,往往不能同时拿到。 只用光伏中午的低价电,电价可能很低,但一年只能开两千多小时(表里左上角,约 18.3 元);为了提高利用小时去电网补电,小时数上去了,电价也上去了(表里 6000 小时、0.30 元,约 21.1 元);风光互补再配一点储能,可能落在中间(4000 小时、0.20 元,约 17.5 元)。哪个方案最划算,要拿当地真实的发电曲线和电价逐小时去算,而不是各取一个最好的数拼在一起。

再加上储运。假设用户就在园区内、管道输送,每公斤加 1 元(假设值);假设用户在 200 公里外、用长管拖车运输并在加氢站加注,每公斤加 6 元(假设值)。同一公斤氢,前者到手价 18.5 元左右,后者就到了 23.5 元左右。

最后拿一个参照:假设当地化工厂现在用煤制氢,成本是每公斤 12 元(假设值)。即使在表里最好的情形下,绿氢和灰氢之间仍有差距。这个差距由谁来补,是碳成本、绿色溢价、政策支持,还是下游产品的绿色认证带来的售价提升,决定了项目能不能长期运转。

(以上数字全部为假设值,仅用于说明方法,不对应任何地区或项目。)

五、氢用在哪里:化工是主场,交通是补充

化工:量大、就近、需要稳定

合成氨、甲醇、炼油加氢,这些装置本来就在用灰氢,用量大、用户集中,绿氢直接替代,储运成本最低。西部的大型煤化工和化肥基地,是绿氢最现实的下游。

但化工装置有一个特点:它要求连续稳定地供氢,不能跟着风光的出力忽高忽低。所以绿氢接入化工装置,要么配储氢罐做缓冲,要么保留一部分灰氢作为调节,要么从电网补电。每一种做法都会改变成本,也会影响产品能不能被认定为「绿」。

交通:示范多、规模小

燃料电池重卡、公交,在一些城市和矿区、港口有示范运营。交通用氢对纯度要求高,要经过加氢站加注,储运和加注环节的成本占比很大。车辆的推广,又和车辆本身的价格、加氢站的布局、支持政策有关。

在西部,交通用氢更适合放在固定线路、集中场景里,比如矿区短倒运输、园区内部物流,而不是一开始就铺开。

其他方向

氢冶金、掺氢燃烧、长时储能,这些方向有试点,但规模化还需要时间。读材料时看到这类场景,先问是示范项目还是商业项目,有没有长期的用氢合同。

六、常见的几个坑

坑一:拿名义产能算产量。 「年产绿氢两万吨」,往往是按满负荷算的。风光制氢的实际利用小时远低于满负荷,产量要打折。看项目,先看它假设的利用小时是多少、依据是什么。

坑二:只报出厂成本,不报到手成本。 下游用户离得远,储运可能吃掉一大块。报价要说清楚交付地点。

坑三:漏掉电堆衰减和更换。 电耗随运行时间上升,电堆到期要换。二十年的测算期里,这至少要算进去一两次大修。

坑四:没有锁定下游。 制氢项目的风险,很大程度上在需求端。有没有签长期的用氢协议,约定了多少量、什么价格、怎么调价,比电解槽买哪家更重要。

坑五:手续和安全想得太晚。 氢气属于危险化学品,制氢、储氢的选址、安全距离、审批流程都有专门要求,是否必须进入化工园区,各地口径正在调整,以现行规定为准。水、地、电网接入、环评、安评,任何一项卡住,项目都要等。

坑六:把「绿」当成默认的。 用电网补电制出来的氢,能不能算绿氢;产品要卖到对绿色认定有专门规则的市场,认的是哪一套标准。这些都要在项目设计阶段就弄清楚,以现行认定规则为准。

七、收尾:读一份制氢项目材料,先问这十个问题
问题 为什么要问
电从哪里来,多少钱,签了几年 电价是第一敏感项
年利用小时假设多少,依据是什么 决定折旧摊薄和实际产量
系统电耗按多少算,考虑衰减了吗 每差 1 千瓦时,成本就差一截
单位投资多少,含哪些设备 有的报价只含电解槽本体
电堆寿命和更换安排 早期测算最常漏掉的一项
用水量多少,有没有取水指标 西北的硬约束
报的是出厂成本还是到手成本 储运可能和制氢一样贵
下游是谁,有没有长期用氢协议 需求端决定项目能不能活
风光波动怎么和下游的稳定需求匹配 储氢、补电还是保留灰氢
安全、环评、用地手续走到哪一步 任何一项都可能卡住进度
写在最后

绿氢在西部有很好的条件:电便宜,下游现成,地也够。但一公斤氢的成本,不是由「电便宜」这一句话决定的,而是电价、利用小时、设备、储运和下游五个数一起决定的。

把这五个数一项一项填进去,自己算一遍,比任何「有望平价」的判断都可靠。

留言区想听听

你所在的地方,有绿氢项目在规划或建设吗?
它的电和下游是怎么安排的?

下期预告 · 招商新解 29 · 周二

基金和项目:先投钱,还是先落地

本文为一般性讨论,文中数字均为示意,全部为假设值,不对应任何地区或项目,不构成投资建议。氢能产业政策、电价与绿电交易规则、危险化学品管理及绿氢认定以国家和各地现行规定为准。

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