2021年中国电解水制氢成本构成分析

中商情报网讯：“绿氢”全称可再生能源电解水制氢。电解水制氢的原理是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。根据电解槽隔膜材料的不同，电解水制氢主要分为碱性电解水、质子交换膜电解水（PEM）和固体氧化物电解水（SOE）三类。其中，碱性电解水技术已经实现工业规模化产氢，技术成熟；PEM处于产业化发展初期；SOE还处在实验室开发阶段。

绿氢生产成本仍相对较高，未来降本空间潜力较大，且碳税的增加有望加快绿氢对其他能源类型的替代。在现有技术和规模的情况下，绿氢的生产成本仍相对较高（约2.5-4.6美元/公斤，灰氢和蓝氢的生产成本在1.4-2.9美元/公斤H2左右）；但是随着可再生能源电价的持续降低和电解槽技术的提升，绿氢生产成本仍将持续下降；如果考虑到碳税在未来的引入（假设50美元/吨），则绿氢的生产成本分别有望在2030/2032/2038年超过蓝氢/灰氢/LNG（亚洲）。

目前，绿氢成本高于蓝氢，随着制氢技术的发展，未来其成本将大幅下降。在政策和碳税的扶持下，未来能与化石燃料比肩。

资料来源：彭博社、中商产业研究院整理

电解水制氢成本占比

电解水制氢的成本主要取决于电费。据统计，2020年我国化石能源制氢占比达67%，而电解水制氢只占3%。当前化石能源制氢由于成本优势占据主导，电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、纯度高等优势。以目前主流的碱性电解水为例，制氢效率约5度/立方米，电费成本约占85%，因此其经济性受电价的影响大。如果按照平均工业电价0.6元计算，成本约40-50元/kg，明显偏高。据估算，当电价低于0.3元时，电解水制氢成本与其他工艺路线相当。

数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理

电解槽是电解水制氢系统的核心部分。电解水制氢系统由电解槽及辅助系统组成，其中电解槽是电解反应发生的主要场所，辅助系统则包括电力转换、水循环、气体分离、气体提纯等模块。从成本构成来看，电解槽在制氢系统总成本中的占比约为40%-50%，此外电力转换系统、水循环系统以及氢气收集系统也在总成本中占据较高的比例。

数据来源：IRENA、中商产业研究院整理

绿氢降本核心：电价&电解槽

当前绿氢生产成本中占比较高的是电价和设备成本，因此未来绿氢生产降本的核心也在上述两个环节。据统计，当电解槽设备成本降低超过80%，可再生能源电价从当前的53降至20美元/MWh（约0.1元/kWh），辅以电解效率、满载小时、电解槽寿命等因素的提升，未来绿氢成本有望降低至0.7-1.7美元/公斤H2，和其他制氢方式、乃至其他化石能源相比均具有一定的经济竞争力；此外，在碳中和背景下，未来碳价的引入和提升将进一步提升绿氢的竞争力。

更多资料请参考中商产业研究院发布的《中国氢能行业市场前景及投资机会研究报告》，同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业情报、产业研究报告、产业规划、园区规划、十四五规划、产业招商引资等服务。