【新能源】氢燃料电池车加氢成本及其经济性初探

深圳国铁新能源华气能源猎头 2022-04-22

本分析是以水电解（500立方米/小时）现场制氢、加氢（500公斤/天）来统计测算氢燃料电池车的用氢成本及其经济性，供大家参考。

一、制氢

目前有许多可以商业化的方法，包括煤制氢、天然气重整制氢、工业副产氢、水电解制氢等。毋庸置疑，以水电解制氢是目前最贵的方法，工业副产氢是最易得、最便宜的方法。今天本意不在制氢方法及其优劣和经济性比较，仅以水电解现场制氢为例来研究探讨燃料电池汽车用氢成本及其水平。

目前，氢能与燃料电池产业处在发展初期，氢需量还很小，用水电解制氢反而是一种可行易得的方法，尤其适用于项目示范，尽管其经济性不如其它制氢方法来得更好。水制氢技术无论是在国内或是国际层面都是成熟的，在许多行业如化工、冶炼、光伏制造、制药、研究机构、实验室等已经有广泛应用。在氢能与燃料电池汽车行业，还没有像目前这样即将大规模用于燃料电池汽车产业化应用，还没有引入太多市场与竞争机制，其技术和成本尚未体现出竞争的充分性，而呈现出阶段性发展特征。

二、现场水电解制氢、加氢系统示意图

如下图所示，现场以水电解制氢，来源是水，目前的技术可以是碱性制氢，也可以是纯水制氢，制氢后随即经过二级压缩，一级压缩到12.5MPa,二级压缩到43~45Mpa,以满足氢气的加注。有关制氢、加氢系统方案请参考下图。

图1：现场水电解制氢、加氢技术方案

三、水电解制氢综合成本分析

1、制氢单位（电费+折旧）成本

本研究以水电解500立方米/小时的制氢产能为例，现行可采购的设备造价水平在700万元左右，制氢综合电耗≤5千瓦时/立方米，按大工业电价平均0.8元/千瓦时测算，一年按照300个工作天，24小时作业，由此可计算每年制氢3,600,000标准立方米，相当于323,640公斤氢。年电耗费用为14,400,000元。本案设备按10年平均折旧，残值暂不考虑，由此可计算水电解制氢所得每公斤氢气的折旧加上电费成本为44.49元，每年的折旧加上电费总成本为14,398,743.6元。

2、制氢单位运营成本

为简单测算，制氢运营费用（包括人员薪资、管理运营费用等）按照折旧加上电费的总成本的30%计算，可测算水电解制氢所得每公斤氢气的运营费用成本为44.49*30%=13.35元。

3、制氢单位总成本

本案以乘用车为例，目前以丰田Mirai（未来）氢燃料电池汽车的百公里氢耗平均水平为1公斤左右（其标称650公里续航，耗氢5公斤），据上可测得制氢每公斤综合成本（电费+折旧+运营管理）为57.84元，每公里耗氢综合成本（电费+折旧+运营费）为0.57元。

四、加氢站综合成本分析

本案以建设一个日加氢能力为500公斤的加氢站为例进行综合成本分析，加氢站主要由集装箱增压装置（包含压缩机与加氢机）、流量阀组、冷水机组、固定储氢瓶等组成。现时可采购的设备造价（含安装EPC总承包）水平在800万元左右，加氢站占地在4000平方米左右，加氢站土地、土建、审批手续按300万元包干（各地土地价格有所不同），加氢站总计造价在1100万元上下。

压缩机平均日加氢能力为500kg/12h@12.5MPa氢源压力，运行12小时可加20~40辆大巴车（8*140L，单车单次加氢量：12.5~25kg）或 50~100辆物流车(3*140L单车单次加氢量5~10kg) 50～100辆物流车(3*140L，单车单次加氢量5-10kg); 或乘用车85~100辆（单车单次加氢量：5~6kg）；氢气压缩：43~45MPa；氢气加注：32~35MPa。

1、加氢站单位折旧成本

加氢站现行按300天、80%的使用率来计算成本。设备折旧同样按10年，土地房屋按30年（不考虑土地及房屋的残值及未来的增值或减值影响），由此可计算每公斤加氢折旧成本为7.50元，首年折旧额为90万元。

2、加氢站单位人工成本

本加氢站运营暂设5人（12小时工作制），薪资标准含社保人平均按8万元一年，可计算每公斤加氢人员成本为3.33元。

3、加氢站单位运营成本

为简单计算，本加氢站的运营管理成本按等同于加氢站单位人工成本测算，也即每公斤加氢运营成本为3.33元。

4、加氢站综合单位成本

仍以丰田Mirai 氢燃料电池汽车的百公里氢耗平均水平为1公斤为例，据上可测得每公斤加氢综合成本（折旧+人工+运营费）为7.50+3.33+3.33=14.16元。每公里加氢综合成本为0.14元。

五、燃料电池汽车用氢总成本分析

燃料汽车用氢总成本，要包括制氢和加氢成本，总体数据分析测算，可参考下表。

表一：现场制氢加氢成本测算表

从上述测算，依据上表统计数据可知。每公斤制氢加氢总成本为制氢成本（电费+折旧+管理运营）57.84元+加氢成本（折旧+人工+管理运营）14.16元=72元。以乘用车为例，相当于每公里制氢加氢成本就是0.72元。

作为氢能消费者，还要加上这两项的运营方的合理利润，如果我们假设运营方的合理毛利润为30%，那么在上述基础上，成本要进一步增加，每公斤（制氢加氢）取得成本提升为72*130%=93.6元，仍以乘用车为例，相当于每公里制氢加氢取得成本提升为0.72*130%=0.94元。这是静态测算，如果按动态测算（这里就不计算了）每公里用氢取得成本要在1元以上，显然这比起燃油车加油成本肯定是有些小贵的。通常燃油型普通经济性乘用车平均油耗成本在0.6~1元/公里左右，相比燃油车成熟市场，使用氢能有巨大的成本下降优势。

六、经济性分析及成本下降途径

氢能与燃料电池汽车，在发展产业初期，国家将给与一定扶持政策，财政部等四部委在2014年颁布了《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》（财建[2014]692号）：“对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站每个站奖励400万元”的奖励，奇葩的是，行业还没有怎么开始，这个政策就已经在2015年过期了，空欢喜一场。上述测算实际是没有考虑补贴，相当于1元/公里的用氢成本，在产业发展初期是不算贵的。考虑国内的实际发展情况，后续无论是中央政府还是地方政府，都会陆续出台加氢站的补贴，以逐步将氢能燃料电池汽车从示范到推广的普及。2018年4月12日，《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法（暂行）》正式出台，这是广东省内首个包含对加氢站运营环节进行补贴的扶持办法。其中，新建固定式加氢站建设最高补贴800万元，补贴力度为目前全国各地区公开实施的加氢站扶持政策中最大。

可想而知，如果规模化建设，大规模应用，用氢成本会大幅下降。一是不使用现场制氢办法，直接使用外来氢源如工业副产氢、煤制氢等会更加低廉；二是规模化使用，加氢能力更大、单位成本更低；三是可以结合光伏、风电制氢，则更加便宜，在此也不展开了。

毫无疑问，批量用氢成本比燃油成本低是指日可待的。氢能正在以比我们想象更快的速度扑面而来！

相关：澳大利亚天然气产业开始转向制氢产业

文：燃料电池电动汽车

WoodsidePetroleum首席执行官周二表示，澳大利亚天然气可能会在日本这个传统的顶级出口市场找到一个新的出路，因为该国正在转向使用清洁的氢燃料。Woodside首席执行官Peter Coleman表示，这个机会在2030年以后将会是“巨大”的，他预计届时氢能燃料将在全球大批量生产，为汽车和工厂提供动力。

日本2020年东京奥运会，作为氢能经济长期发展的一部分，将会作为氢能利用的有效示范。日本企业正在挪威和澳大利亚的试点项目中使用风力发电和煤炭生产氢燃料。氢能将会引领世界能源的变革。科尔曼说，Woodside已经与日本的千代田公司讨论了运输氢气的前景。对于Woodside来说，有机会使用它在西澳大利亚产生的气体转化为氨气，然后用液态氢气向日本出口。

科尔曼说，在澳大利亚生产氢气然后运输它，而不是把液化天然气（LNG）送到日本生产氢气，因为生产过程需要大量的能源，而日本缺乏这种能源。Woodside希望挖掘西澳大利亚州皮尔巴拉地区充足的阳光，作为从甲烷释放氢气所需的能量。作为第一步，该公司正在考虑将其西北太平洋液化天然气厂改造为由太阳能和电池供电，而不是天然气，科尔曼估计这将耗资数亿美元。

澳大利亚历史最悠久，规模最大的液化天然气厂将会确保天然气保持运营到2025年以后，这将是合理的。“这样做是有经济意义的，”科尔曼说。这一转变将释放更多天然气供销售，并且还具有环境效益，因为该工厂70％的碳排放量目前来自用于燃烧天然气的电力和运行压缩机。North West Shelf工厂生产的约7％的天然气用于发电并在工厂运行压缩机。Coleman说，从气体生产氢气的主要副产品是碳，Woodside可能会决定埋藏或用于碳纤维工业等其他用途。

来源：深圳市国铁新能源&燃料电池电动汽车

编辑：华气能源猎头（微号：energyhunt）
转载请注明出处，感谢！

相关文章：

1、【新能源】李嘉诚布局的企业来了！超百亿氢能汽车项目落户南海！

2、【新能源】现场直击！2018燃料电池与氢能产业大会

3、【新能源】新能源汽车的方向：电与氢的较量

4、【新能源】还要多久，我们才能开着氢燃料电池车去上班？

5、【新能源】麦肯锡：氢能才是新能源汽车的理想能源

6、【新能源】氢燃料电池风头盖过锂电？未来3-5年后或迎来爆发期，这些上市公司已纷纷布局

7、【新能源】可再生能源市场前景诱人，能源公司和车企纷纷投资氢储能项目

8、【新能源】国家电投携民企成立10亿投资基金氢能源产业化加速

9、【新能源】扬企领跑氢燃料电池产业