撰文 | 張書銘；編輯 | 郭郭

→這是《環(huán)球零碳》的第208篇原創(chuàng)

摘要：彭博新能源財(cái)經(jīng)的最新研究表明，雖然現(xiàn)階段中國氫氣電解槽的效率跟歐美有差距，但歐美電解設(shè)備的系統(tǒng)成本約為1200美元/千瓦，而中國只需300美元/千瓦，成本比西方低75%。在未來盡管西方會(huì)運(yùn)用關(guān)稅等手段上制造貿(mào)易壁壘，中國仍然可以像光伏行業(yè)一樣利用價(jià)格戰(zhàn)獲得行業(yè)主導(dǎo)地位。

氫能已被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和路上必須要大力發(fā)展的清潔能源。氫氣的主要來源目前是以天然氣和煤等化石燃料為主，并且在生產(chǎn)過程中仍然排放著大量的二氧化碳。

電解水所產(chǎn)氫氣被視為“綠氫”，也被認(rèn)為是氫氣生產(chǎn)的最終方向，同時(shí)對(duì)氫能的需求也是逐年增長。但目前綠氫成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化石燃料制氫。

堿性電解槽（AWE）和質(zhì)子交換膜電解槽（PEM）是現(xiàn)在主流的兩種電解技術(shù)。電解水制氫成本主要是由設(shè)備折舊和電力成本兩部分組成，其中電解槽固定成本是未來需要通過技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn)來克服的難點(diǎn)。

6月2日，Recharge News報(bào)道了研究機(jī)構(gòu)彭博新能源財(cái)經(jīng)（BloombergNEF）能源專家Xiaoting Wang的最新研判，中國未來有望在綠氫電解槽設(shè)備的賽道占據(jù)主導(dǎo)地位，就像十年前的光伏行業(yè)一樣。因?yàn)橹袊娊庠O(shè)備的成本比西方同類產(chǎn)品低75%，而且同樣高效。

01 中國曾經(jīng)是如何在光伏行業(yè)突出重圍？

在2000年代中期，歐洲和日本的光伏電池板制造商主導(dǎo)了當(dāng)時(shí)的新興產(chǎn)業(yè)，然而在幾年內(nèi)，他們就被中國大規(guī)模出現(xiàn)的廉價(jià)光伏組件浪潮所壓制。

Q-Cells、SolarWorld和Isofoton等前市場領(lǐng)導(dǎo)者都不得不申請(qǐng)破產(chǎn)。截至2011年，世界前十大光伏制造商中，有八家是中國的，比如現(xiàn)在的光伏龍頭隆基綠能、協(xié)鑫等。

BloombergNEF的研究報(bào)告認(rèn)為，歷史很可能在新興的氫氣電解槽領(lǐng)域重演。因?yàn)槟壳爸袊膲A性電解槽目前比西方的同類產(chǎn)品便宜75%，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量上沒有什么巨大差別。

雖然今天的地緣政治局勢(shì)非常不同，歐洲和美國的政治家對(duì)依賴不共享其價(jià)值體系的國家來獲取關(guān)鍵商品和原材料（如俄羅斯的天然氣和石油）這件事時(shí)刻保持警惕，但這只會(huì)推遲中國在電解槽行業(yè)的主導(dǎo)地位。

所有西方的政客都非常緊張，因?yàn)樗麄儾幌Ｍ吹酵瑯拥墓适略侔l(fā)生在氫能行業(yè)。因?yàn)樗麄冋娴恼J(rèn)為氫氣是未來能源的一個(gè)重要組成部分。

這是否意味著西方政府將尋求對(duì)中國電解槽的進(jìn)口施加限制，就像歐盟委員會(huì)在2013-18年對(duì)中國光伏設(shè)備征收反傾銷關(guān)稅一樣？

政治家在制造貿(mào)易壁壘方面總是可以很有創(chuàng)意。如果他們想使用“反傾銷”這個(gè)詞，需要等待一段時(shí)間。因?yàn)樗麄冃枰吹阶銐蚨嗟膬A銷行為，才可以這樣做。

最終，對(duì)中國光伏電池板征收關(guān)稅只會(huì)增加光伏的價(jià)格，阻礙應(yīng)對(duì)氣候變化的速度，這也是歐盟在2018年取消進(jìn)口關(guān)稅的原因。試圖減緩進(jìn)口更便宜的中國電解槽也是如此，因此任何西方保護(hù)主義都可能是短暫的。

在過去的幾十年里，世界是以這樣的方式運(yùn)行的，它將優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效率。為了實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo)，什么成本最低？但此刻，似乎經(jīng)濟(jì)效率以外的因素正在決定事情的完成方式。但經(jīng)濟(jì)效率不能被忽視。例如，美國前總統(tǒng)特朗普為中國制造的產(chǎn)品設(shè)置了這么多關(guān)稅，但現(xiàn)任總統(tǒng)拜登，此刻正試圖取消一些關(guān)稅，以降低來自中國的商品價(jià)格。

02 當(dāng)下電解槽設(shè)備的成本問題

一般電解水制氫成本分為固定成本和可變成本，固定成本包括設(shè)備折舊、人工、運(yùn)維等，可變成本包括制氫過程的電耗和水耗。電解水制氫的氫氣全口徑成本約50元/kg，其中制氫環(huán)節(jié)成本占比約44%，儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)約24%，加注環(huán)節(jié)約32%。

一般堿性電解槽的成本與其制氫能力正相關(guān)，即氫氣產(chǎn)量越大，電解槽設(shè)備成本越高。目前國內(nèi)市場在售的堿性電解槽單臺(tái)設(shè)備制氫能力從幾十到1000Nm3/h，價(jià)格從100萬～1000余萬元不等。其中1000Nm3/h的制氫能力是當(dāng)前堿性電解槽單臺(tái)設(shè)備制氫能力的上限，其價(jià)格大概在700萬～1000萬元之間。

PEM電解槽具有反應(yīng)無污染、槽體結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行更加靈活、更適合可再生能源的波動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，很多新建電解制氫項(xiàng)目開始選擇PEM電解槽技術(shù)。但質(zhì)子交換膜和鉑電極催化劑等關(guān)鍵組件成本較高，導(dǎo)致PEM電解槽制造成本較高，為相同規(guī)模堿性電解槽的3～5倍。

PEM電解槽成本的下降主要在于提升電解槽工作時(shí)間。據(jù)計(jì)算，到2030年和2050年，預(yù)計(jì)電費(fèi)分別為0.2元/kWh和0.13元/kWh，工作時(shí)間分別為4000h/年和8000h/年，對(duì)應(yīng)PEM電解槽成本分別為1500萬元和500萬元，則對(duì)應(yīng)的制氫成本分別為1.41元/Nm3和0.72元/Nm3。

隨著氫能行業(yè)的發(fā)展，氫氣需求的增加，以及技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)帶來PEM電解槽成本的下降，疊加可再生能源電力成本的下降和產(chǎn)氫數(shù)量的增加，最終PEM電解槽制氫成本會(huì)低于堿性電解槽。

根據(jù)BNEF的數(shù)據(jù)，目前使用西方設(shè)備的電解系統(tǒng)的成本約為每千瓦1200美元。相比之下，中國使用本地設(shè)備的系統(tǒng)為300美元/千瓦。

03 關(guān)于未來綠氫電解槽行業(yè)國際格局的討論

分析師Xiaoting Wang預(yù)測(cè)到2030年，中國和西方的電解系統(tǒng)都將是約0.10美元/瓦（按2020年價(jià)格計(jì)算），其中主要是中國的電解槽設(shè)備在歐洲和美國廣泛使用的結(jié)果。

西方國家向中國電解槽的轉(zhuǎn)移可能已經(jīng)開始，在猶他州的一個(gè)220MW綠色氫氣項(xiàng)目中挪威品牌Hydrogen Pro是電解槽供應(yīng)商。該公司收購了一家中國堿性電解器制造商75%的股份。因此，他們?cè)谖挥跉W洲的工廠可以使用中國公司的技術(shù)，從而避免針對(duì)源自中國的貨物的任何障礙。

過去兩年，諸如Peric等中國電解器制造商一直在通過當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商在歐洲銷售設(shè)備。隨著開發(fā)商試圖降低成本，此舉在未來幾年只可能增長。

Xiaoting Wang表示："至少對(duì)于堿性電解槽來說，我不認(rèn)為中國制造商做得比歐洲或美國的廠家差。我認(rèn)為他們相當(dāng)先進(jìn)，而且他們?cè)谛庐a(chǎn)品開發(fā)方面正在快速發(fā)展。"

同時(shí)該分析師指出，與歐洲的1-2MW電解槽相比，中國目前流行的5MW電解槽可以減少資本支出，特別是在工廠的平衡方面。

然而，西方的電解系統(tǒng)在工廠的平衡方面仍有優(yōu)勢(shì)。例如，中國的閥門和儀表比西方同行的質(zhì)量要差，需要更多的維護(hù)，并推高了運(yùn)營支出。在中國，由于勞動(dòng)力成本低廉，這個(gè)問題不太嚴(yán)重。但在勞動(dòng)力更昂貴的發(fā)達(dá)國家，更頻繁的維護(hù)所帶來的負(fù)面影響將被放大。

美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Hack Heyward對(duì)此卻有著不同的解讀。他結(jié)合中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CHEFCIISA）的一份報(bào)告得出，中國電解槽的效率和可靠性不如西方機(jī)器，盡管購買價(jià)格便宜四倍，但由于其效率較低，運(yùn)行壽命較短，實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致氫氣的平準(zhǔn)化成本較高。

歐洲的設(shè)備在熱回收技術(shù)方面要先進(jìn)得多，對(duì)氣體流動(dòng)的管理也比中國的設(shè)備好，從而提高了整體效率和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)歐洲的控制系統(tǒng)更優(yōu)越，導(dǎo)致更好的平衡負(fù)載，并且退化速度更慢，導(dǎo)致更長的使用壽命。

中國制造的電解槽在電解槽堆中有較厚的分離器——1毫米，而西方的分離器不到0.5毫米，這就導(dǎo)致電流密度較低，因此效率較低。

與歐洲設(shè)備相比，中國機(jī)器還傾向于使用劣質(zhì)的核心材料。例如，中國的電解器電極往往由多孔鎳制成，而歐洲已經(jīng)進(jìn)步到 "高性能鎳基合金"。

中國氫能聯(lián)盟也表示在制氫效率方面，中國還有很長的路要走。到2030年，本地生產(chǎn)的機(jī)器將能夠?qū)崿F(xiàn)10萬小時(shí)的運(yùn)行壽命，而目前約為6萬小時(shí)。

中國的原始設(shè)備制造商也意識(shí)到他們產(chǎn)品的缺點(diǎn)，并努力改善他們的技術(shù)。例如，中國第三大電解槽制造商CNTHE正在開發(fā)一種加壓堿性機(jī)器，與歐洲制造商通常制造的傳統(tǒng)非加壓堿性電解槽相比，它將增加每兆瓦時(shí)電力的氫氣輸出，并對(duì)風(fēng)能和太陽能的起伏反應(yīng)更靈敏。

北京也有一些國家級(jí)的研發(fā)項(xiàng)目來推動(dòng)其氫氣產(chǎn)業(yè)，包括提高本地制造的堿性和PEM（質(zhì)子交換膜）電解器的效率的計(jì)劃。

為了鼓勵(lì)電解器的發(fā)展和能夠進(jìn)一步降低價(jià)格的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，一些城市和省份目前正在為綠色氫氣生產(chǎn)提供慷慨的補(bǔ)貼。例如，廣州市和四川省正在為電解氫生產(chǎn)者提供廉價(jià)的電力，而上海附近的舟山島將對(duì)使用的電力進(jìn)行補(bǔ)貼并支付電解器系統(tǒng)20%的成本。

（參考資料詳見閱讀原文）

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