央企，是绿氢项目建设的主力军。

据官方数据表示，目前布局氢能的央企已达40余家。其中，以中国能建为例，其绿氢项目累计投资超1000亿。

站在项目设计角度，如何看待氢气的安全及成本问题?为何众多电解槽厂商都在强调设备降耗?风光耦合制氢项目的设计要点是什么?

近日，由索比氢能网主办的2023制氢产业论坛在银川成功举办，中国能建旗下中国电力工程顾问集团华北电力设计院高级工程师田江南受邀出席，并发表《可再生能源制氢耦合化工项目的挑战与机遇》主题演讲。

围绕以上问题，田江南工程师在本次演讲中均有阐述。(根据现场录音整理，或有误差)

氢气的安全及成本问题

安全及成本问题，是氢能产业化发展的关键。

安全方面，从爆炸浓度来看，氢气达到18%才会爆炸;在常温常压氧气中，氢气的可燃极限在4.1%—94%，爆轰极限在15%—90%。

图：汽油、天然气、氢气性质对比

成本方面，以每方氢需要4.6度电为例，电解水制氢能量转换效率约为77%，制氢设备的能量损失情况明显。

为此，降低制氢设备的能耗，成为众多电解槽厂商的发力核心。其中，采用高性能隔膜、高性能电极涂层、电解槽结构形式改性、增加电解小室数等途径是电解槽降耗的几大重要途径。

据测算，以1000Nm³/h制氢系统为例，增加70个电解小室，系统增加100万元设备成本。直流电耗从4.6Kwh/Nm³降为4.3Kwh/Nm³，若以度电成本0.15元/kwh、年满负荷运行小时6000h计算，需3.7年则可节省回成本。对项目投资方来说，可行性较高。

风光氢一体化项目痛点及关键

田江南表示，站在规划的角度，我国风光氢一体化项目的痛点和难点在于氢气消纳途径不畅通。大规模新能源制氢项目实际的氢气生产量是非常大的，因此绿氢的合理消纳是解决新能源制氢项目建设瓶颈的关键。

为了更好地解决以上问题，风光氢一体化项目的建设有四个关键点：

1.以氢能需求为先导，满足以需(销)定产，在项目筹建之初，明确制取氢气的消纳途径;

2.负荷要求稳定，如果氢气给下游化工用户消纳的情况下，那么氢气的供应要保证相对平稳的状态;

3.符合当地的新能源上网比例政策要求;

4.合理配置储氢及储电规模，不同地区有不同的政策要求。

绿氢合成氨、合成甲醇项目如何破局

2023年合成氨的市场价格图

合成氨价格受市场供需影响较大，2017-2021年，市场均价在 2768-3470 元/t，2022 年上半年市场均价飙升至在 3758-5110 元/t 之间，下半年一度跌落至2746元/吨，之后有所回升，至2023年8月合成氨价格围绕2500-3500元/吨区间震荡。

根据氢气与氮气合成氨的化学方程式计算，合成氨与氢气的质量比为34/6。

在不考虑项目投资、仅考虑原材料成本、成品转化率100%的情况下。假如，氢气价格为20元/kg，氮气价格为2元/kg时，推算出合成氨价格为5177元/t。当合成氨价格为3500元/t时，反推氢气价格为10.5元/kg。

也就是说，当绿氢出厂价为10.5元/kg时，制得的合成氨在国内市场上才具有竞争力。

2023年合成甲醇的市场价格图

国内合成甲醇近期价格围绕2000-2500元/吨区间波动。

根据氢气与CO合成甲醇的化学方程式计算，合成甲醇与氢气的质量比为32/4。

在不考虑项目投资、仅考虑原材料成本、成品转化率100%的情况下。当氢气价格为20元/kg的时候，CO价格为1.5元/kg时，合成氨价格为2687元/t。

当合成甲醇价格为2500元/t时，反推氢气价格为18.5元/kg。也就是说，当绿氢出厂价为18.5元/kg时，制得的甲醇在国内市场上才具有竞争力。

通过上述简单计算可以得知，用绿氢制甲醇以及合成氨在成本上较传统煤化工工艺不具备优势。因此绿氢制得的绿色甲醇、绿色合成氨需找到对碳排放有要求的接收用户，并且特定用户愿意以高于甲醇或氨的市场价格较高价格购买绿色产品。