电/氨“遥遥领先”——从脱碳潜力和成本两方面对比直接用电和制氢路线

发布：2024-01-25 | 浏览：363

Liebreich又发表“抨击”氢能的演讲了，这次没有文章，只是推上个别图片，如下。之前他有个著名的氢阶梯，基本仅认同原料用氢、海运、非道路交通，最鄙视掺氢供热，同时担忧氢的发展方向错误和泡沫化。小编的中文版氢阶梯（在长时储能和高温热上做了改动）如下。

这次更干脆，“别做梦了”：Stop daydreaming, build transmission!主要理由这次是脱碳潜力

言归正传。

01 减排潜力对比

不知道图上数据背后的算法及其靠谱不靠谱的假设和参数，图的参考意义几乎为零。小编因此负责任的将背后的计算和假设“猜”了一下，列于下表，并“添油加醋”重新绘制如下。

一般认为Liebreich过于看重“效率”，而忽视了“成本”——这种观点有正确的地方，效率体现在成本上，只要可以承受建设3倍的发电厂，反正发电成本未来1毛一度。

这一次他抛出了碳排放“潜力”来，相当于是给“氢能”补了一刀，做为氢能从业者小编也很是不爽——但他是有道理的，因为“脱碳”才是初心才是目的。

从图上直观的感受，就是绿电替代煤电，对比电制氢替代天然气供热/发电（虽然效率并不比电-电低很多），前者对减排的贡献是后者的8倍，这么大的差距，都不能覆盖输电和储能问题的成本和促进克服其困难么？

1-直接用电选项的减排潜力是氢发电/供暖和氢基燃料选项的好几倍。需要注意，氨/甲醇替代燃料减排，对标的是柴油排放，而不是合成氨/甲醇排放。

2-电-氢选项里，氢冶金和合成氨无疑是减排潜力最大的，其次是甲醇。需要注意，对标的是合成氨/甲醇的排放。

3-煤化工绿氢替代灰氢本身具备重大意义，做为海运燃料反而减碳潜力大打折扣。

4-电动车方面，考虑中国现有电网550g/kWh碳强度，相对汽油车随仍具有大幅减排作用，但减排强度弱于电-氢替代煤制氨/醇。然而需要考虑电动车具备较强的电网平衡能力（比如夜间充电），以及电网脱碳是重中之重，未来的碳强度是逐年降低的。

1 电解水60%下同，NGCC 50%；NGCC和煤电碳排放来自美国阿贡2020统计

2 天然气/汽油/柴油碳排放数据来自欧盟RED的The second Delegated Act, 摇篮到坟墓

3 天然气合成氨2.6kgCO2/kg氨 GREET；煤采用6kg/kg氨(某合成氨企业2015年)；制氢-替代煤合成甲醇采用Methanol Institute的数据4.5kgCO2/kg甲醇（国内数据也有4kg/kg左右的）, 摇篮到门（甲醇摇篮到坟墓要增加246g/kWh）

4 UK电网200g/kWh

5 采用如下参数

6 采用如下参数

02 经济性对比

从经济性上看，参考如上备注6的参数。

-绿氢采用12元/kg，大约在0.15元/kWh的4000小时FLH下，规模和管理成熟度进一步提高后，可以达到，比如2030年。

-储运氢和加氢站成本已经给到了未来的极限：10元/kg和5元/kg。

-电力储输成本，风光电假设0.7元/kWh，煤电/气电假设0.2元/kWh。

-考虑电车和油车效率折算电价。

-天然气供热假设效率100%；热泵COP3。

-直接空气捕捉采用了预计2050年代才能达到的1000元/kg，这在2030年前后其实是达不到的。所以下图的电子甲醇成本实际要至少再提高一倍。

可以看出，在没有碳税的条件下

1-所有选项中，只有合成氨实现了绿色低于传统

2-所有电气化选项，都比氢选项的相对成本低（氨和甲醇除外）

3-本对比没有考虑生物质气化耦合绿氢提高碳里利用率，生产bio+e-甲醇的情况

4-汽柴油方面，没有考虑税费（售价中40%量级的税）；氨和甲醇选项考虑的是售价而不是成本，比如目前售价2400元/吨，煤制甲醇成本（自有煤矿）可能只有1800。目前的煤价和油价均可视为长期均值。甲醇碳排放比上一节多了一个生命终点燃烧。

总结起来，不考虑碳税的情况下，直接用电即便考虑储输，也普遍优于氢路线；氨是个例外，绿氢-绿氨是性价比最高且其它选项难以企及的。

那么考虑碳税如何？我们假设碳税为1000元/吨（远期的DAC成本），同时也等于电子甲醇CO2的成本。

考虑碳税的情况下，

1-所有直接用电选项都低于或至少十分接近传统选项

2-氢路线中，绿色选项低于传统选项的，只有替代煤化工方案和电子氨船燃。氨是绝对的赢家。

3-氢的价值如果仅体现在氢基燃料本身上，包括氢储能本身上，从效率、脱碳潜力和成本上综合看是绝对的输家。

4-氢-电融合在电力系统中承担的少量但十分重要的作用（目前还说不清道不明？），可能才是电解水制氢的出路。比如绿氨生产如果还同时做为电网可控负荷调峰，就牛B大了。

5-绿氢耦合生物质气化，可能是电子甲醇的出路

总结，

1-从效率、脱碳潜力和成本三个方面，直接用电都普遍优于氢路线，即便考虑了电的储输。

2-氢路线中，从脱碳潜力和成本两个方面远远超越直接用电的，是氨（未分析氢冶金成本）。

3-电子甲醇替代灰色甲醇的成本潜力接近替代船燃；脱碳潜力远高于替代船燃。