氢储能经济性分析及应用前景研究--车百智库.pdf
百人会氢能中心隶属于中国电动汽车百人会,是致力于推动氢 能和碳中和领域研究、产业发展的专业平台。主要任务是落实国家 战略部署, 开展氢能和碳中和领域的产业研究及关键技术研发应用, 促进国内外“政产学研用”的交流合作,稳步推动中国氢能产业协 同创新,实现产业可持续发展。 车百智库是一家由中国电动汽车百人会联合权威机构、产业链 头部企业共同发起成立的专业研究机构,主要围绕汽车电动化、智 能化、网联化、绿色化以及能源变革、交通变革、城市变革等多个 方向开展研究。 本研究报告属阶段性研究成果,仅供参考。数据引用、观点收 集研究论据等暂未逐一注明出处,由于部分信息来自外部,且未与 企业一一核对,对一些企业的分析如不准确,以实际情况为准。课题组 课题指导人 张永伟 课题负责人 张 真 课题编写组 黎 妍、云祉婷、苗乃乾、张诗洋、张家斌、孙琪深 课题顾问 王 岩、牟 强、王德宇、王德军、魏 蔚、曹 俊、韩重坤 本报告涉及的数据、 资料、 信息主要来自公开信息、 合作伙伴提供的素材、 课题组的实际调研,因为统计口径和时效性问题,可能会出现信息错误 或数据偏差,如若发现此类问题,欢迎指正。 说 明一 、概述 …………………………………………………………………………………………………………… 1 (一)氢储能的意义 ……………………………………………………………………………………… 3 (二)氢储能的应用 ……………………………………………………………………………………… 4 二 、氢储能发展总体形势 …………………………………………………………………………………… 7 (一)中国发展现状及案例 …………………………………………………………………………… 9 (二)国外发展现状及案例 ………………………………………………………………………… 12 三 、氢储能技术路线分析 ………………………………………………………………………………… 15 (一)氢储能技术路线 ………………………………………………………………………………… 17 (二)储能技术路线对比 ……………………………………………………………………………… 23 (三)氢储能的技术发展趋势 ……………………………………………………………………… 27 四、氢储能经济性分析 ……………………………………………………………………………………… 29 (一)经济性分析 ………………………………………………………………………………………… 31 (二)经济性拐点分析 ………………………………………………………………………………… 38 (三)氢储能需求及市场容量 ……………………………………………………………………… 41 (四)氢储能价值实现 ………………………………………………………………………………… 43 五 、氢储能发展的政策建议及展望 …………………………………………………………………… 45 (一)氢储能政策建议 ………………………………………………………………………………… 47 (二)氢储能发展展望 ………………………………………………………………………………… 48 参考文献 ………………………………………………………………………………………………………… 50 目 录图 1 2021 年中国电力储能市场各储能方式占比 ………………………………………………… 9 图 2 2021 年全球电力储能市场各储能方式占比 ………………………………………………… 13 图 3 基于可再生能源和氢储能的能量系统 ………………………………………………………… 17 图 4 “电 - 氢 - 电 / 热” 多能互补系统 …………………………………………………………………… 21 图 5 不同储能形式的储能时长与储能容量对比 …………………………………………………… 25 图 6 氢储能度电成本与氢发电时长相关性,未扩容 …………………………………………… 34 图 7 2030 年 100MW 氢储能电站 50 小时以上储能时长下度电成本变化 …………… 36 图 8 几类典型储能技术的度电成本,元 /kWh …………………………………………………… 37 图 9 氢燃料电池系统成本下降趋势预测,元 /kW ……………………………………………… 39 图 10 氢储能各系统成本变化趋势预测 ……………………………………………………………… 41 图 11 2016-2021 年我国可再生能源电力累计装机量及增长趋势,万 kW …………… 42 图 12 2030 年中国储能装机规模的增长预测,GW ……………………………………………… 43 图目录表 1 我国氢储能项目汇总 ………………………………………………………………………………… 10 表 2 三类制氢技术关键指标对比 ……………………………………………………………………… 18 表 3 燃料电池技术特点及代表企业 …………………………………………………………………… 22 表 4 主要储能技术的技术参数情况 …………………………………………………………………… 25 表 5 氢储能装置生命周期度电成本 …………………………………………………………………… 32 表 6 不同技术路线下氢发电系统的度电成本测算 ……………………………………………… 33 表 7 氢储能装置生命周期度电成本 …………………………………………………………………… 35 表目录 1 �� ������������������������ �������������������������� ���� ��������� ���� ������� ���� �������������������������� �� ����� �������������������� ��������� 氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 1 1 �� ������������������������ �������������������������� ���� ��������� ���� ������� ���� �������������������������� �� ����� �������������������� ��������� 氢储能经济性分析及应用前景研究 2 • EV100PLUS ��������������������������������� �������ㄌ���� � � ����������������������� ����������������������������������� ���������� ㄌ �� �� �� 憄������ ������������ ����������������������������������� ��������������ㄌ���� � � ���������������� �� ����������������� ���� � ���� �� ������� �������������������������ㄌ�� � ��憄��� ������������������� �������������������� ����������������������������������� ���������������������������ㄌ ��������������������������������� �������������������������劶��������� �������ㄌ�憄������������������������� �����������������������������ㄌ����� ����������憄������������������������ �����������憄����������������������� 劶粇瘺憄ㄌ ������������ㄌ�������������������� ����������������������������������� ��ㄌ ��������� ������� ���� �������������� ����������������������������������� ����������������������������������� ����������ㄌ��瘺�������劶������������� �������ㄌ ��������������������������������� ������������������ㄌ憄���������������氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 3 ��������������������������������� �������ㄌ���� � � ����������������������� ����������������������������������� ���������� ㄌ �� �� �� 憄������ ������������ ����������������������������������� ��������������ㄌ���� � � ���������������� �� ����������������� ���� � ���� �� ������� �������������������������ㄌ�� � ��憄��� ������������������� �������������������� ����������������������������������� ���������������������������ㄌ ��������������������������������� �������������������������劶��������� �������ㄌ�憄������������������������� �����������������������������ㄌ����� ����������憄������������������������ �����������憄����������������������� 劶粇瘺憄ㄌ ������������ㄌ�������������������� ����������������������������������� ��ㄌ ��������� ������� ���� �������������� ����������������������������������� ����������������������������������� ����������ㄌ��瘺�������劶������������� �������ㄌ ��������������������������������� ������������������ㄌ憄���������������氢储能经济性分析及应用前景研究 4 • EV100PLUS ���������������������������������ㄌ� ��������������������ㄌ������������� ���� � � ������������ �� ����������������� ������������������ㄌ������������ ������ ����������������������������������� �������������������������� ����������� ������������������������������ㄌ���� �������� ������������������� �� �������� ��������� ��� ������������������� ��� ��� �������� � ���ㄌ���������������������� ����������������������������������� ��钖掫������������������������������� ������������钖掫��������������������� �����������������������痲����������� ����������������������������������� 痲钖掫ㄌ 氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 5 ���������������������������������ㄌ� ��������������������ㄌ������������� ���� � � ������������ �� ����������������� ������������������ㄌ������������ ������ ����������������������������������� �������������������������� ����������� ������������������������������ㄌ���� �������� ������������������� �� �������� ��������� ��� ������������������� ��� ��� �������� � ���ㄌ���������������������� ����������������������������������� ��钖掫������������������������������� ������������钖掫��������������������� �����������������������痲����������� ����������������������������������� 痲钖掫ㄌ 氢储能经济性分析及应用前景研究 6 • EV100PLUS 2 ��������� ������������������������ �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� ����������������� 氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 7 2 ��������� ������������������������ �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� �������������������������� ����������������� 氢储能经济性分析及应用前景研究 8 • EV100PLUS ���� ������������������������������� �������������������������� ������� ����� ��������� ���� �������������������� ���������������� ���������������������� ������� ����������� �������������������� ����������������� ���������� ������������� ���� ��������������� ���������� ����������� ������� ������������������ � � ���� ���������������� ��������������������������������� ����������������������������������� ����� �������� �������� �� ������������� ��������������������� ��������������� ������ ���� ������� ��� ��������������� ��� ������������������ � � � �� �������������� ��������������� � ���������� ���� ������� � ������������������� ����������������� 抽水储能, 86.30% 熔融盐储热, 1.20% 锂离子电池, 11.21% 铅蓄电池, 0.74% 液流电池, 0.11% 超级电容, 0.03% 飞轮储能, 0.01% 压缩空气, 0.40% 其它, 0.01% 新型储能, 12.5%氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 9 ���� ������������������������������� �������������������������� ������� ����� ��������� ���� �������������������� ���������������� ���������������������� ������� ����������� �������������������� ����������������� ���������� ������������� ���� ��������������� ���������� ����������� ������� ������������������ � � ���� ���������������� ��������������������������������� ����������������������������������� ����� �������� �������� �� ������������� ��������������������� ��������������� ������ ���� ������� ��� ��������������� ��� ������������������ � � � �� �������������� ��������������� � ���������� ���� ������� � ������������������� ����������������� 抽水储能, 86.30% 熔融盐储热, 1.20% 锂离子电池, 11.21% 铅蓄电池, 0.74% 液流电池, 0.11% 超级电容, 0.03% 飞轮储能, 0.01% 压缩空气, 0.40% 其它, 0.01% 新型储能, 12.5%氢储能经济性分析及应用前景研究 10 • EV100PLUS 嚬����������������ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ�� �������������靅�����ㄌ�������嚬������� �封����������蝭嚬����封�ㄌ 蝭嚬�����辒��嚬���������������莲������ ���ㄋ靅�����蝭嚬���ㄌ��靅������蝭��������� �� ���� � � ������������蝭嚬����� � ��靅����� ����� ����W������� ��W �靅�������������呪 �����������������蝭嚬������痩ㄋ��叀����� �����蝭嚬����������痩���嚬��������ㄌ���蝭 嚬�������莲����娃��������靅�����莲��痩��� ��������靅�����莲ㄌ�蝭嚬�����ㄋ���������� �蝭嚬����������叀�������靅�����������ㄋ� �ㄋ�靅�ㄋ�靅��������������ㄋ����ㄋ������� ������蝭嚬������封�ㄌ ������� 蝭ㄋ蝭�嚬��� 靅��� �蝭�������蝭������嚬���� ���������� ����� ��� ���� �����蝭��������ㄌ ��� ���� ��筌 痩娃 �������� �������� 酃篭靅蟌辒靅�� 靅🅀🅀 ������娃�� ��kW� �����靅��� 蝭莲懈ㄋ 嚬蝭莲懈ㄋ 酃篭靅蟌封靅莲懈ㄋ 呪辒愌筌 莲懈ㄋ ���靅莲懈���莲懈ㄌ 酃篭靅蟌辒靅� �靅🅀🅀���叀�����靅�������� ����辒�����������叀�� ��� 叀副ㄌ ��kW �� �������蝭 ������� ��� ��W �����靅���蝭��ㄋ��W �����酃篭靅蟌封靅��ㄋ���k� 嚬蝭�� �痩ㄌ����蝭 ���� 剬����蝭封靅 ����� 剬 kWhㄌ ��W ��� ������� 蝭������� ���� �����蝭封靅娃� ���kW�嚬蝭�� ��� � ����������靅�� � ��叀副ㄌ��蝭� 酃篭靅蟌辒靅������������ ���� �����靅ㄋ 辒ㄋ 蝭ㄋ ������� ���� ���������ㄌ �� �� 烊橸尞 200MW/ �00MW� ���� 靅溤龆 �����靅�� �0 � �000���/� ��靅�� ������� ���������������4 � �40�W ��靅�����������靅�� ������������靅��� 400MW �� 202� 潿��盋� �����靅��� 靅������ ���橸靅盋��������������� �0MW ���������靅�������� ��堉����������� ���靅���靅�� ���� �� �� �������� ������ ��������� �00MW� 潿��靅� ���� � �W� ���靅�� 潿�� 2 ���靅������ ����� 2� �������������� 2�� �����������������靅� ��� �� �� �������� ������� ��������� ��2�MW �����靅�� �00MW �靅靅�� �0MW 靅��������� ���������� �000MW ���靅��� ��� �0MW 靅���������� �0MW���� �0MW���� ��� 202� 潿模堉盋堃 �� �������� �������� �������� ������靅�� ��� ������ 2�2MW �靅�� �0 ������ 2�0MW �靅�� �4 �� ����� �0MW� �� �� � � �20MW ������ �MW ����� �MW/�MW� ����� �MW �� �����������橸����������������潿���� ���������������������������溤龆������ ��������������溤龆������������������烊 橸尞 200MW/�00MW� ����靅溤龆������ 202� 潿 �2 ������������靅��������������� �溤龆模������������盋�� �0�� ����� �0 ������� �����靅模���������� �MW �����靅��������MW �������靅��靅���200�� �����������潿靅����� �2�� ������潿���靅��靅� �2��� � �W�� 氢储能经济性分析及应用前景研究 EV100PLUS • 11 嚬����������������ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ��ㄋ�� �������������靅�����ㄌ�������嚬������� �封����������蝭嚬����封�ㄌ 蝭嚬�����辒��嚬���������������莲������ ���ㄋ靅�����蝭嚬���ㄌ��靅������蝭��������� �� ���� � � ������������蝭嚬����� � ��靅����� ����� ����W������� ��W �靅�������������呪 �����������������蝭嚬������痩ㄋ��叀����� �����蝭嚬����������痩���嚬��������ㄌ���蝭 嚬�������莲����娃��������靅�����莲��痩��� ��������靅�����莲ㄌ�蝭嚬�����ㄋ���������� �蝭嚬����������叀�������靅�����������ㄋ� �ㄋ�靅�ㄋ�靅��������������ㄋ����ㄋ������� ������蝭嚬������封�ㄌ ������� 蝭ㄋ蝭�嚬��� 靅��� �蝭�������蝭������嚬���� ���������� ����� ��� ���� �����蝭��������ㄌ