電解制氫作為一種重要的綠色氫能生產(chǎn)技術(shù)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性對(duì)于其在動(dòng)態(tài)能源系統(tǒng)中扮演核心角色至關(guān)重要。我們可以從材料可用性、投資成本、運(yùn)營(yíng)成本、壽命和效率四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)當(dāng)前電解技術(shù)（主要是堿性電解與質(zhì)子交換膜電解）的現(xiàn)狀與展望進(jìn)行分析。

一、材料可用性

材料可用性是評(píng)估電解技術(shù)可持續(xù)性與大規(guī)模應(yīng)用潛力的基礎(chǔ)。

堿性電解： 該技術(shù)材料資源充足，不存在明顯的“瓶頸”。目前已有兆瓦級(jí)產(chǎn)品上市。其核心材料鎳全球年產(chǎn)量巨大，且可從不銹鋼中大量回收；電解質(zhì)KOH可通過(guò)氯堿電解法大規(guī)模生產(chǎn)，年產(chǎn)量超百萬(wàn)噸。

質(zhì)子交換膜電解： 該技術(shù)的材料可用性受到較大限制，因其依賴鉑、銥、釕等貴金屬作為催化劑。這些金屬年產(chǎn)量極低，且與鉑的生產(chǎn)直接相關(guān)。盡管從總量上看，建設(shè)吉瓦級(jí)制氫項(xiàng)目所需的貴金屬量占年產(chǎn)量比例不高，但市場(chǎng)的微小波動(dòng)仍可能導(dǎo)致成本顯著變化。

二、投資成本

投資成本是決定項(xiàng)目初始投入的關(guān)鍵因素。

目前，電解廠的投資成本介于1000至2000歐元/千瓦之間，其中成本下限通常對(duì)應(yīng)堿性電解，上限對(duì)應(yīng)質(zhì)子交換膜電解。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，兩類技術(shù)的投資成本有望降至約600歐元/千瓦。

實(shí)現(xiàn)這一降價(jià)目標(biāo)的關(guān)鍵在于規(guī)模化與自動(dòng)化生產(chǎn)。目前電解槽功率相對(duì)較小，多用于細(xì)分市場(chǎng)，尤其是質(zhì)子交換膜電解，其成本下降更依賴于技術(shù)創(chuàng)新。而堿性電解作為成熟技術(shù)，其成本下降將主要依賴于產(chǎn)量的提升。

三、運(yùn)營(yíng)成本（不包括電力成本）

運(yùn)營(yíng)成本主要指維護(hù)和維修費(fèi)用，不包括占大頭的電力成本。

基本構(gòu)成： 運(yùn)營(yíng)成本通常占資本支出的2%至5%，包括計(jì)劃內(nèi)/外維護(hù)和材料成本。具體成本因工廠規(guī)模而異，因?yàn)榫S護(hù)人力并不隨規(guī)模線性增加。例如，1MW系統(tǒng)的年維護(hù)成本可能占資本支出的5%，而10MW系統(tǒng)的占比可能降至2%。

成本細(xì)分： 運(yùn)營(yíng)成本分為人工成本和材料成本。材料成本與采購(gòu)相關(guān)，約占采購(gòu)成本的1.5%；人工成本則因工廠所在地、規(guī)模及員工能力差異很大。對(duì)于超大型制氫廠，單位勞動(dòng)力的成本通常更低。需要注意的是，若考慮電力成本，它將是運(yùn)營(yíng)成本中的最主要部分。

四、壽命和效率

壽命和效率直接關(guān)系到系統(tǒng)的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性。

壽命： 電解槽的壽命取決于其電壓下降率，即為了維持穩(wěn)定產(chǎn)氫量，需要逐漸增加運(yùn)行電壓。電壓下降由催化劑、電解質(zhì)、隔膜等部件的衰減引起，會(huì)導(dǎo)致電極過(guò)電位和歐姆電阻增加。

目前，堿性水電解系統(tǒng)的電壓下降率較低，為0.4至5微伏/小時(shí)。

質(zhì)子交換膜電解槽的電壓下降率較高，可達(dá)15微伏/小時(shí)。

電壓下降意味著系統(tǒng)效率隨運(yùn)行時(shí)間而降低。在正常條件下，電解槽不會(huì)完全失效，但其壽命與可接受的效率損失相關(guān)。據(jù)主要制造商估計(jì)，堿性電解槽的使用壽命可達(dá)90,000小時(shí)。

效率： 在規(guī)劃新系統(tǒng)時(shí)，必須考慮效率隨運(yùn)行時(shí)間衰減的因素，以確保其全生命周期的經(jīng)濟(jì)性。

總結(jié)： 堿性電解在材料可用性和技術(shù)成熟度上具有優(yōu)勢(shì)，而質(zhì)子交換膜電解在性能上存在挑戰(zhàn)但技術(shù)創(chuàng)新空間大。兩者投資成本均有下降空間，且運(yùn)營(yíng)成本與規(guī)模效應(yīng)強(qiáng)相關(guān)。壽命和效率的衰減是影響長(zhǎng)期運(yùn)行成本的核心，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)予以充分考慮。