百人會氫能中心：氫儲能經濟性分析及應用前景研究（2023）（52頁）.pdf

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1、百人會氫能中心隸屬于中國電動汽車百人會，是致力于推動氫能和碳中和領域研究、產業發展的專業平臺。主要任務是落實國家戰略部署，開展氫能和碳中和領域的產業研究及關鍵技術研發應用，促進國內外“政產學研用”的交流合作，穩步推動中國氫能產業協同創新，實現產業可持續發展。車百智庫是一家由中國電動汽車百人會聯合權威機構、產業鏈頭部企業共同發起成立的專業研究機構，主要圍繞汽車電動化、智能化、網聯化、綠色化以及能源變革、交通變革、城市變革等多個方向開展研究。本研究報告屬階段性研究成果，僅供參考。數據引用、觀點收集研究論據等暫未逐一注明出處，由于部分信息來自外部，且未與企業一一核對，對一些企業的分析如不準確，以實際

2、情況為準。課題組課題指導人張永偉課題負責人張 真課題編寫組黎 妍、云祉婷、苗乃乾、張詩洋、張家斌、孫琪深課題顧問王 巖、牟 強、王德宇、王德軍、魏 蔚、曹 俊、韓重坤 本報告涉及的數據、資料、信息主要來自公開信息、合作伙伴提供的素材、課題組的實際調研，因為統計口徑和時效性問題，可能會出現信息錯誤或數據偏差，如若發現此類問題，歡迎指正。說 明一、概述 1（一）氫儲能的意義 3（二）氫儲能的應用 4二、氫儲能發展總體形勢 7（一）中國發展現狀及案例 9（二）國外發展現狀及案例 12三、氫儲能技術路線分析 15（一）氫儲能技術路線 17（二）儲能技術路線對比 23（三）氫儲能的技術發展趨勢 27四、

3、氫儲能經濟性分析 29（一）經濟性分析 31（二）經濟性拐點分析 38（三）氫儲能需求及市場容量 41（四）氫儲能價值實現 43五、氫儲能發展的政策建議及展望 45（一）氫儲能政策建議 47（二）氫儲能發展展望 48參考文獻 50目 錄圖 1 2021 年中國電力儲能市場各儲能方式占比 9圖 2 2021 年全球電力儲能市場各儲能方式占比 13圖 3 基于可再生能源和氫儲能的能量系統 17圖4“電-氫-電/熱”多能互補系統 21圖 5 不同儲能形式的儲能時長與儲能容量對比 25圖 6 氫儲能度電成本與氫發電時長相關性，未擴容 34圖 7 2030 年 100MW 氫儲能電站 50 小時以上儲能

4、時長下度電成本變化 36圖 8 幾類典型儲能技術的度電成本，元/kWh 37圖 9 氫燃料電池系統成本下降趨勢預測，元/kW 39圖 10 氫儲能各系統成本變化趨勢預測 41圖 11 2016-2021 年我國可再生能源電力累計裝機量及增長趨勢，萬 kW 42圖 12 2030 年中國儲能裝機規模的增長預測，GW 43圖目錄表 1 我國氫儲能項目匯總 10表 2 三類制氫技術關鍵指標對比 18表 3 燃料電池技術特點及代表企業 22表 4 主要儲能技術的技術參數情況 25表 5 氫儲能裝置生命周期度電成本 32表 6 不同技術路線下氫發電系統的度電成本測算 33表 7 氫儲能裝置生命周期度電成

5、本 35表目錄氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 1 1 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 3 憄 憄 劶憄憄憄劶粇瘺憄 瘺劶?憄氫儲能經濟性分析及應用前景研究4 EV100PLUS?氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 5 钖掫钖掫痲痲钖掫 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 7 2 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 9?抽水儲能,86.30%熔融鹽儲熱,1.20%鋰離子電池,11.21%鉛蓄電池,0.74%液流電池,0.11%超級電容,0.03%飛輪儲能,0.01%壓縮空氣,0.40%其它,0.01%新型儲能,12.5

6、%氫儲能經濟性分析及應用前景研究10 EV100PLUS嚬靅嚬封蝭嚬封 蝭嚬辒嚬蓮靅蝭嚬靅蝭 蝭嚬 靅 W W 靅呪蝭嚬痩叀蝭嚬痩嚬蝭嚬蓮娃靅蓮痩靅蓮蝭嚬蝭嚬叀靅靅靅蝭嚬封?蝭蝭嚬靅 蝭蝭嚬 蝭 筌痩娃 酃篭靅蟌辒靅靅 娃 kW 靅蝭蓮懈 嚬蝭蓮懈 酃篭靅蟌封靅蓮懈 呪辒愌筌蓮懈 靅蓮懈蓮懈 酃篭靅蟌辒靅靅叀靅辒叀 叀副 kW 蝭 W 靅蝭W酃篭靅蟌封靅k 嚬蝭痩蝭 剬蝭封靅 剬 kWh W 蝭 蝭封靅娃 kW嚬蝭 靅 叀副蝭酃篭靅蟌辒靅 靅辒蝭 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 11?烊橸尞 200MW/00MW 靅溤齠 靅 0 000/靅 4 40W 靅靅靅 400MW 2

7、02潿盋靅靅 橸靅盋0MW 靅堉 靅靅 00MW 潿靅 W 靅 潿 2 靅 2 2 靅 2MW 靅00MW 靅靅0MW 靅 000MW 靅 0MW 靅 0MW 0MW 202潿模堉盋堃 靅 22MW 靅 0 20MW 靅 4 0MW 20MW MW MW/MW MW 橸潿溤齠溤齠烊橸尞 200MW/00MW 靅溤齠?202 潿 2 靅溤齠模盋 0 0 靅模 MW 靅MW靅靅200 潿靅2 潿靅靅 2 W 氫儲能經濟性分析及應用前景研究12 EV100PLUS 匹 拃匹拃憍 憍?氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 13?抽水儲能,86.20%熔融鹽儲熱,1.60%鋰離子電池,11.

8、09%鈉硫電池,0.24%鉛酸電池,0.27%液流電池,0.07%飛輪儲能,0.22%壓縮空氣,0.28%其它,0.02%新型儲能,12.2%氫儲能經濟性分析及應用前景研究14 EV100PLUS 0潿 叀副 卝嵴咦霳欎崍 20 潿叀副?2022 潿 2 霳卝 咦霳 2 202 潿 202 潿 咦霳?2022 潿 霳 卝叀 0 0 202 潿 00 叀?霳霳0 0 00 霳 霳 霳 0 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 15 3 屟屟封殙 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 17崡皪紇馯皪紇皪紇皪紇馯皪紇皪紇繟皪紇馯皪紇馯崡繟 蝭?1奓蝭皪紇 皪紇ALK皪紇PEM

9、EC皪紇EC皪紇馯繟 ALK 皪紇崡 PEMEC 皪紇 ALK 皪紇馯皪紇馯馯 1300Nm3/h1500Nm3/h馯 ALK 皪紇崡馯 1000Nm3/h 5M 馯皪紇 PEMEC 皪紇馯 1/101/3 崡 ALK 皪紇馯馯皪紇馯馯 可再生能源（風能、太陽能）最終用戶制氫水電解儲氫氣、液、固態電能氫氣 氫發電ICE、燃料電池氫儲能經濟性分析及應用前景研究18 EV100PLUS 靅 靅靅 10 0%120%靅靅 靅 A 90%靅靅 靅?60%75%70%90%85%-100%5.05.9 5.25.9.7.9 12 510m 15m 5 15m 靅濚 6095 5080 7001000 靅

10、褣檖濚 0.250.45A/cm2 1.02.0A/cm2 0.21.0A/cm2 20-100%0120%0100%氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 19?痩 1002000 100020000 000 700010000 皪紇痩郵濚 皪紇痩郵溤劈嫇 皪紇溤劈嫇帾劈嫇螋潾唄 2嚬蝭皪紇 皪紇皪紇皪紇皪紇皪紇唄?皪紇20255MPa 5MPa 皪紇痩唄濚皪紇濚唄痩嫇 21?夑唄 唄 20253嫇唄 唄濚 夑奃 35MPa 70MPa 3 1 嫇嫇 1 1112 濚 2 濚 12000L 50M 螋 痩夑嫇氫儲能經濟性分析及應用前景研究20 EV100PLUS?3蝭蝙封靅皪紇?氫

11、儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 21?供給側負荷側電負荷熱負荷電鍋爐電力傳輸線熱力傳輸線氫氣傳輸線熱儲能氫儲能單元熱網電-熱-氫多能互補系統電解槽儲氫罐燃氫燃氣輪機機組 風電、光伏上級電網氫儲能經濟性分析及應用前景研究22 EV100PLUS霳靅蟌夑滎炩封靅 EE-FA Energy SOFC 夑滎炩封靅 靅靅蟌夑劵榦靅蟌EFC靅蟌(SOFC)靅蟌AFC劶霳榦靅蟌(EFC)霳靅蟌(SOFC)劵劶 EFC 靅蟌帾霳劵 劶封 EFC 戓霳夑滎炩封靅 戓夑滎炩靅擌 200 擌霳靅蟌夑滎炩封靅EE-FA霳靅炩筦鑝 5%700 鑝 60%0%霳靅 EE-FA 40 SOFC靅蟌帾霳 En

12、ergy200戓 SOFC 夑滎炩封靅帾澺霳封靅筦鑝 60%H霳靅蟌夑滎炩封靅 EE-FA 夑 SOFC 靅蟌薈 Ene-e 封 SOFC EFC 靅 AFC 澺霳靅蟌澺霳劵靅霳 AFC 霳 CO2欈霳帾澺霳?靅 榦 靅 溤呮誓濚 25100 8001000 50200 封靅筦鑝 40-50%50-60%65-70%欈靅鼂榦 H+O2-OH-澺霳 戓霳夑滎炩封靅澺犅靅謺 擌戓帾霳夑滎炩封靅 EE-FA Energy FCEEE-FA HS薈褈 Snre薈褈 AFC Energy 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 23?馯憄 馯馯馯馯爫馯馯馯爫馯?馯 100000W馯馯 馯 憄

13、3100(Wh)L-1 馯馯 2080(Wh)L-1馯憄馯馯爫砢?馯憄爫馯 020 馯氫儲能經濟性分析及應用前景研究24 EV100PLUS靅 炩?靅靅炩 靅靅靅靅靅靅靅封靅 封靅靅?封靅?靅靅炩炩靅靅靅靅靅靅炩封靅2皪紇吋娉嫻欃蛬 炩靅氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 25靅靅 Wh TWh?/MW 堉娃鑝 筦鑝/%/(Wh)L-1 欎崍/a 銕銳 靅鴸 靅 1 kWh100 ms1 sec1 min1 hour1 day1 week1 mouth1 year1 MWh1 GWh1 TWh儲能容量儲能時長電化學儲能超級電容壓縮空氣儲能飛輪儲能超導儲能抽水蓄能氫能氫儲能經濟性分

14、析及應用前景研究26 EV100PLUS /MW 堉娃鑝 筦鑝/%/(Wh)L-1 欎崍/a 靅嫇槓 靅 0120-欪粚 6000 靅 012-欪粚 200400 10靅 010-欪粚 6200 1靅 010 欪粚-欪粚 001000 1 11000000(PEM 皪紇)1-24 欪粚 4060MP 0MP12 200 10 粚粚 200-1靅靅-60靅-靅 4060PEM 靅靅靅嫇槓 嫇皪紇靅嫇槓靅靅靅嫇欪靅嫇槓靅靅欪 粚 粚粚靅皪紇粚皪紇 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 27?氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 29 4 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV1

15、00PLUS 31?1痩紆夑缼?/sum/E sum?氫儲能經濟性分析及應用前景研究32 EV100PLUS靅靅封靅封靅封靅 00W/800Wh 封靅 封靅 00W/800Wh 簞勸封靅嬐靁 80 攗 1000Nm3/h 靅9 攗38 0kW 靅靅封靅.9 kWh靅0.750.9 埈/kWh 溥尵?10 0 埈 30 3.1 埈 15 3.1.1 靅埈 8 3.1.埈 3.1.3 靅封靅埈 115 3.1.0.3.埈 59 埈/0.10.3 埈/.5 埈/0.00.1 埈/0.00.0 埈/0.埈/.封靅 kWh/.9 靅埈/kWh 0.750.9?封靅 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV10

16、0PLUS 33200MW/800MWh M /Wh 0/Wh?憚絚剣 憚絚匯 憚絚剮 憚絚愇 M M M M M M /Wh 0 0 0 28?200MW/800MWh 22 Wh h h 0 22h h 202/Wh 0h 02/Wh 氫儲能經濟性分析及應用前景研究34 EV100PLUS?0.002.004.006.008.0010.0012.000.001.002.003.004.005.006.000.02.04.06.08.010.012.014.0發電量，億kWh/年度電成本，元/kWh日均發電時長，h場景一場景二場景三場景四發電總量氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLU

17、S 35?嬤 嬤?婭 婭婭澃割嬤夑糄納 婭 婭婭 婭婭婭氫儲能經濟性分析及應用前景研究36 EV100PLUS?00.20.40.60.811.21.41.6050100150200250300350度電成本，元/kWh儲能時長，h氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 37?貮姿 0.210.610.710.670.620.860.740.250.820.950.880.821.262.1900.511.522.5氫儲能經濟性分析及應用前景研究38 EV100PLUS?氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 39憄嫇簬擌嫇嫇?尰叀墵欮嚲嫇奨叀憄簬 擌 20000002 0

18、00 2 尰叀擌漰墵欮縑縞縑 10%20%憄嚲嫇奨簬嚲嫇奨墵欮嚲嫇奨憄簬擌1 擌憄2000 擌憄 001000 1擌 10200 叀 嚲嫇奨叀嫇嫇 擌 202 10 1000 200 0100 00 110?2000010000500010005002018年2020年2022年2025年2030年產能規模系統成本（元/kW)氫儲能經濟性分析及應用前景研究40 EV100PLUS蝭蝭蝙蝭殙蝭蝙蝭 蝭蝭蝙殙 蝭 蝭蝭蝙痩紆 痩紆蝭告蝭蝙蝭蝙蝭蝙蝭蝭蝙蝭殙?蝭蝭痩紆蝭痩蝭痩紆蝭痩紆?蝭 痩紆 告剰 蝭痩紆 痩紆紆剰 痩紆剰 痩紆 痩紆 蝭蝭痩紆 蝭蝭雋吐蝭雋痩紆 蝙雋 蝭蝙雋痩紆吐剰 蝭痩紆 蝭蝭

19、痩紆 蝭 蝭 痩紆 痩紆 蝭痩紆 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 41?01002003004005006002022202520302050年堿性電解水制氫系統，萬元/MW高壓儲氫罐，萬元/噸氫氫燃料電池系統，萬元/MW氫儲能經濟性分析及應用前景研究42 EV100PLUS?13.5%14.5%12.1%8.7%17.5%14.4%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%16.0%18.0%20.0%0200004000060000800001000001200002016年2017年2018年2019年2020年2021年裝機容量，萬kW水電

20、風電太陽能發電生物質發電增長率氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 43?滋 滋嫇滋嫇 46.1221.40501001502002502021年2030年（預測）累計裝機規模，GW氫儲能經濟性分析及應用前景研究44 EV100PLUS?氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 45 5 殙寷殙纁 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 47?紆 紆 紆 紆紆 紆 紆 紆 紆紆 紆 氫儲能經濟性分析及應用前景研究48 EV100PLUS?鑝筦筦鑝 氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 49 氫儲能經濟性分析及應用前景研究50 EV100PLUS?1蛼樷

21、烾,蛼爇糄.蝭蝙霦卝寷辒嫇槓奩霳M.嫇槓溤劈壽鉒鸘,2015.2.蝭.,2009(01):1-4.3,.蝭蝙嫇.:1-17.4,.蝭蝭.溤槓,2018,20(3):1-140.5,.溤 100,2019,38(9):10.6.蝭寷.槓槓,2021.7烾,.蝭寷霳.,2019,26(6):9.8,.蝭嫇/.槓槓(槓鉒):1-92022-12-23.9,.蝭霳寷.溤 槓,2022,24(03):89-99.10,.蝭霳.,2021,8(04):1-8.11 2016 霦-2021 霦12(M)()嫇20202030 2021 13.卝劈.溤劈2022 14.寷劈.劈.2022,(22)15,.蝭寷霳.槓,2016(2):7.16,.霦蝭.溤,2018,37(29):2.氫儲能經濟性分析及應用前景研究EV100PLUS 5117,.蝭蝙嫇.:117.18,.2021 蝭 2022 蝭卝劈鉒 壽.,2022,44(3):5.19,.溤,2019,38(9):10.1020 蝭 21 1.28/kh2022 12 22 蛼樷烾,蛼爇糄.蝭蝙霦卝寷辒嫇槓奩霳M.嫇槓溤劈壽鉒鸘,2015.