中外能源第30卷第2期SINO-GLOBAL ENERGY2025年2月绿氢制备成本趋势分析罗宇洁，李楠(内蒙古科技大学，内蒙古包头014010)摘要绿氢被认为是实现碳中和与可持续发展的重要能源之一，而绿氢成本是关系到绿氢能否大规模应用的关键因素。电解水制氢的成本主要来自电力成本和电解槽的设备折旧。通过卷积神经网络(CNN)和长短期记亿神经网络(LSTM)结合建模，对2030年电网绿电、光伏发电和风电电价进行预测，考虑电解槽的成本及适用性，电解水副产氧气带来的收入，分别计算2030年电网绿电使用碱性电解槽(LK)连续制备绿氢，光伏发电使用质子交换膜电解槽(PEM)间歇制氢以及风力发电使用PEM电解槽间歇制氢三种路径的制氢成本，研究绿氢制备成本的发展趋势。研究结果表明，电价是电解水制氢的最大影响因素，电解槽成本对电解水制氢的影响相对较小：2030年电网绿电制氢成本最低，中短期内电网绿电制氢依然具备成本优势：中短期内ALK电解槽的成本远低于PEM电解槽，但随着技术创新和氢能产业的快速发展，以及可再生能源电价的持续下降，预计未来PE电解槽的制氢成本将低于AIK电解槽。降低成本的潜力主要体现在减小电力成本，借助科技进步延长电解槽的使用寿命、降低电解槽的初始投资。关键词绿氢制氢成本电价电网绿电碱性电解槽质子交换膜电解槽1前言上平台制氢并通过管道传输以及海上平台制氢后在“双碳"背景下，化工行业降碳成为当前的发利用船舶运输。研究结果表明，在考虑不同离岸距展重点。绿氢能在一定程度上替代化工行业高碳原离的条件下，采用海上平台制氢并辅以船舶运输的料，在降低环境污染、减少碳排放、实现能源转型等方案展现出最高的成本效益。刘庆超等通过对光方面具有重要作用。绿氢在制备过程中不产生碳排伏发电制氢成本与传统制氢成本的比较，得出光伏放，在能源转型和应对气候变化背景下，被认为是发电制氢在经济性上具有可行性的结论。张理等未来取代传统高碳能源的关键能源之一。近年来，运用平准化成本评估法与内部收益率法，深入剖析我国氢气产量保持连续增长，2023年达到3686.2×了制氢环节中成本效益的动态变化。王彦哲等例运10竹。从氢气制取环节来看，来源于煤制氢的氢气达用基于学习曲线的平准化制氢成本(LCO模型，2126.9×10叶.占总氢气来源的57.7%：来源于天然分析预测了2030~2060年的制氢成本。孙旭东等气制氢的氢气产量为825.7×101，占比22.4%：工业构建了多种风光发电制氢成本动态测算模型，并对副产氢682.0×101.占比18.5%：可再生能源电力电这几种制氢方式的成本高低进行了排序和分析。孙解水制氢等其他技术制氢小幅提升至51.6×10竹，占海萍等通过研究电网绿电和可再生能源发电制氢比1.4%川。“绿氢是发展氢能的初衷“，国际氢能协成本，预测绿氢制备经济性的发展趋势。Proost!研会副主席、清华大学教授毛宗强曾强调，发展氢能就是为了能源的“去碳化”，只有通过无碳能源生产基金项目：中央支持地方高校改革发展项目“聚焦于大气污染“绿色的氢”，才能实现这一目标。而绿氢成本是关物与碳排放协同治理的内蒙古高碳行业减污降碳协系到绿氢能否大规模应用的关键因素。同增效研究"（编号：040406220203/201）。2文献综述作者简介：罗宇洁，副教授，硕士生导师，硕士，2006年毕业于南开大学工商管理专业，美国北伊利诺伊大学访问学者，主要研近年来，学者们对于绿氢制备成本进行了大量究方向为项目投资决策、资源型企业环境成本研究、行政事业研究。田甜等深入分析了海上风电场景下三种制性单位财务管理等氢与运输模式的经济性，即海上风电岸上制氢、海通讯作者：李楠。E-mail:1974809204@g9,com第2期罗宇洁等，绿氢制备成本趋势分析究了规模效应对制氢成本的影响。冯云等通过分性、电解水副产氧气带来的收入，研究绿氢制备成析碱性电解水制氢、质子交换膜(PE)电解水制氢本的发展趋势，力求为绿氢制备的发展提供参考。的成本，认为电价对制氢成本有重大影响。袁铁江3电解水制氢技术及成本分析等通过建立全寿命周期经济评估模型，分析PEM3.1电解水制氢技术基本原理电解槽制氢的经济性。张微详细比较了碱性电解电解水制氢即通过电能将水分解为氢气与氧槽、质子交换膜电解槽与固体氧化物电解槽在制氢气的过程，这种方法能够使用可再生能源来驱动，成本上的差异。并且不会释放二氧化碳或其他对人体有害的化学总体来说，以上研究涉及不同场景绿氢制备的物质，被认为是真正的绿色氢气生产途径。然而，尽经济性、特定水电解制氢项目经济性的测算以及不管其主要材料仅为水，整个过程没有环境污染，而同种类电解槽的制氢经济性，但是对电解槽适用性且理论上具有高转换率和高纯度的产物，但该制氢以及电解水制氢副产氧气处理的研究较少，也没有方式需要消耗大量的电能。将具体的电价预测模型与制氢成本相结合。由于类电解水制氢主要有4种工艺方法，分别为碱性型不同的电解槽，其特性也存在差异，可再生能源电解水技术(ALK)、质子交换膜电解水技术(PEM)、对于电解槽的选择对绿氢制备至关重要，因此对电固体氧化物电解水技术(SOEC)和阴离子交换膜电解槽适用性的研究极为重要。电解水制氢副产氧气解水技术(AEM)。ALK和PEM技术相对成熟，已实带来的收入会影响制氢成本，将此要素考虑在内对现工业化：而SOEC技术还处于初步发展阶段，无制氢成本进行研究将更加全面。另外，由于电力成法获得精确数据：AEM技术尚处在快速研发和商本对制氢成本影响较大，因此本文将电价预测模型业化初期，仅有国外实现小型产品商业化的文献报与制氢成本相结合。本研究分别计算使用电网绿电道，所以本文主要对碱性电解水和质子交换膜电解连续制备绿氢、使用光伏发电间歇制氢和使用风力水的制氢成本进行预测分析，二者的基本原理如图发电间歇制氢的成本，考虑电解槽的成本及适用1所示。OHH阴极阴极隔膜隔膜整个系统：H0→+0，图1电解水制氢原理图3.2电解水制氢成本构成这两种电解槽的制氢成本进行分析：其他运营费用通常，电解水制氢成本主要包括能源消耗（即主要是电解水制氢过程中的运营维护成本：此外，电力)、设备成本、其他运营费用及原料费用（水）。电解水制氢过程需要消耗原料水，水费也是制氢成绿氢由电解水制备，绿氢成本主要取决于电力成本，而且电的来源必须是绿电而非煤电，因此需3.2.1电力分析要电网绿电、光伏和风能发电，然后制备绿氢：ALK风力发电主要是利用风力驱动风轮旋转发电电解槽和PEM电解槽的应用相对成熟，本文仅对机，如风电场。光伏发电主要利用太阳辐射能量转