美国丨电解制氢竞争力已初步可与汽柴油相媲美

氢通常被认为是未来能源，原因在于氢系统实施成本较高，尤其是低碳低成本制氢。美国可再生能源实验室研究了7,000多种工商业零售电价组合，通过动态模拟不同电价组合下的电解槽操作，发现电解装置已经可以在20个州81个零售电价组合下提供颇具成本竞争力的氢气，这为氢燃料电池汽车的广泛采用开启了新篇章。不同于美国具有较为成熟的电力市场，如何基于中国的能源结构和电力市场改革因势利导推动低碳低成本氢气制取对于氢能产业可持续发展至关重要。

氢是一种灵活的能源载体，十分契合高比例可再生能源电力系统，有助于提升不同的部门的能效和减排水平，例如电力和运输部门。然而，由于实施氢能源系统的高成本，氢通常被认为是一种未来能源。实际上，通过年平均电力成本来计算制氢成本常常被过分简化，从而难以对具体区域的价值进行评估。从URDB数据库28,788种工商业电价组合中遴选的7,295种电价，基于能源和需求的收费结构分类如下：

结合上述电价结构，选取兆瓦级质子交换膜电解槽，考察在基本负载和灵活负载模式下的氢气制取。鉴于美国范围内的辅助服务市场有限可在独立的系统运营商和/或区域传输组织中使用以及在批发市场引入灵活负载的挑战，该研究未考虑辅助服务。可供借鉴的是，在加州提供辅助服务可以使制氢成本至少再降低5%。

现有电解槽技术已经可以在20个州81零售电电价下提供具有成本竞争力的氢气（包括纽约，德克萨斯，路易斯安那州和俄克拉荷马州等），成本约2.6-12.3美元/公斤。如果通过灵活负载则成本可以进一步降低，即在上述区域可以低于4美元/公斤，这足以与汽柴油燃料进行竞争。

在上述区域，可参考的汽油车的燃料成本5.0-8.6美元/100公里，而燃料电池汽车的燃料成本约为4.9-6.3美元/100公里。在柴油应用方面，中型车的氢气成本是12.6-16美元/100公里，而相应的柴油成本为11.5-16.9美元/100公里；重型车辆的氢气成本27.4-34.6美元/100公里，而相应的柴油成本22.4-32.9美元/100公里（上述氢气价格包含运输和分发成本2.69美元/公斤）。这表明，在特定区域氢的成本相对汽柴油是有竞争力的，但广泛部署加氢基础设施可能会带来额外的成本，市场发展早期需要政策支持。潜在的政策和监管措施包括但不限于对加氢基础设施的补贴，直接购买燃料电池汽车补贴以及车辆免检、标识等方面的激励。

这项研究为当前美国电解制氢成本提供了关键的见解。氢的成本和所有的技术一样，受经济和技术水平不确定性的影响。现阶段，除了技术突破外，电力市场优化、允许兆瓦级电解槽参与批发电力市场可明显减少电解制氢的成本，此外，还有很多的政策手段可以加快这一进程。（来源：美国可再生能源实验室）