氢气制备产业技术经济分析（中）
作者，Henry 财务学博士，专注产业技术经济研究
导读
在迅速崛起的氢能产业中，各种制氢技术与工艺群雄并起，本文主要讨论甲醇裂解制氢及电解水制氢成本特征，为制氢企业和产业资本提供决策依据。
三、不同工艺的制氢成本剖析
甲醇裂解制氢成本分析
甲醇裂解制氢适合于中小规模制氢，与大规模天然气制氢相比其投资小，能耗低，工艺流程简单，易于操作。
固定成本
甲醇裂解制氢的前期投资主要包括设备及原材料投资、土建配套设施投资。下面以市场常见的2000Nm3/h规模甲醇制氢报价为例说明甲醇裂解项目的投资成本。其中，甲醇制氢项目的设备及原材料包括非标设备、定型设备、三剂、程控阀、电气、仪器仪表、分析系统及工程施工材料等， 具体如表1所示。
表1 甲醇裂解制氢项目设备及原材料
资料来源：玖牛研究院根据公开资料整理
初始投资费用主要包括硬件成本、工程施工、运输保险、软件费用、现场服务费以及土地及土建费用，实际设备占地面积536平方米,设备布局的容积率设为0.5，则整个项目的规划面积以1200平方米计算，土地及土建费为1800元/平方米，计算得土地及土建费为216万元，具体费用明细见表2。
表2 甲醇裂解制氢项目初始投资费用
资料来源：玖牛研究院根据公开资料整理
综上所述，甲醇制氢项目的投资额是947.36万元，假设该项目运行期为20年，残值率为0，按照直线法计提折旧，则每年折旧额为47.37万元，此外设备维修保养费用按照工艺设备价值的3%计提，则每年设备维修保养费用为1.42万元，该项目每年运营及管理人员的薪资支出为80万元。所以，每年的固定成本支出=设备折旧+维修保养费+员工薪资支出
=47.37×104+1.42×104+80×104=128.8万元。
变动成本
甲醇裂解制氢的过程中会消耗原材料甲醇、脱盐水、动力煤及电能等。这些资源的费用即构成了甲醇裂解制氢的变动成本，下表6列示了市场常见的2000 Nm3/h规模甲醇制氢项目的标准工况下每制备1立方米氢气时各类资源的消耗量。
表3 制备1m3氢气时各类资源的消耗量及价格表
资料来源：玖牛研究院根据公开资料整理
故每制备1立方米氢气的变动成本=甲醇费用+脱盐水费用+动力煤费用+电费
=0.54P1+0.022+0.14P2+0.094P3。
总成本
总体看,每年的制氢成本TC=固定成本+变动成本=1288000+（0.54P1+0.022+0.14P2+0.094P3）×Q,其中P1为甲醇的价格，单位是元/kg，P2为煤炭价格，单位元/kg, P3为电力价格单位为元/kwh，Q为每年的氢气产量，单位是立方米。单位制氢成本（每制备1立方米氢气的成本）
C=1288000/Q+0.54P1+0.022+0.14P2+0.094P3
按照年设计产量及甲醇、煤炭与电力的当前价格，计算可得甲醇制氢的单位成本为1.92元/立方。
图1 甲醇制氢成本结构图
图片来源：玖牛研究院根据公开资料整理
如图1所示，甲醇制氢的成本中同样变动成本为主，占比95.8%。而在变动成本中以甲醇消耗成本为主，占比90.84%。因此，甲醇制氢的成本敏感因素为原料甲醇价格。
电解水制氢成本分析
电解水制氢制备工艺简单，氢气纯度高，规模经济效应较弱。一般适合于中小规模制氢，但是由于电耗较高，其制氢成本较高。
固定成本
电解水制氢的前期投资主要包括工艺设备投资、土建配套设施投资。下面以市场常见2000Nm3/h规模电解水制氢项目报价书为例，说明电解水制氢项目的前期投资。项目的设备投资主要包括工艺设备、电气设备、控制仪表、分析仪表和设备之间的安装材料等，具体见表4所示。
表4 一套电解水制氢项目设备及原材料
资料来源：玖牛研究院根据公开资料整理
项目投资费用包括制氢系统设备费用、氢气纯化设备费用、安装材料费用、服务费（包括安装费、运输费及售后服务费等）、土地及土建费，整个项目的规划面积以786平方米计算（两套制氢设备所占车间面积），土地及土建费为1800元/平方米，计算得土地及土建费为141.48万元，具体明细见表5。
表5 电解水制氢项目初始投资费用
资料来源：玖牛研究院根据公开资料整理
由上可知，电解水制氢项目的投资额是1821.48万元。假设该项目运行期为20年，残值率为0，按照直线法计提折旧，则每年折旧额为91.07万元，此外设备维修保养费用按照工艺设备价值的3%计提，则每年设备维修保养费用为2.73万元，该项目技术及管理人员每年薪资支出为80万元。所以，每年的固定成本支出=设备折旧+维修保养费+员工薪资支出
=91.07×104+2.73×104+80×104=173.8万元。
变动成本
电解水制氢的消耗主要为电力，根据当前项目的技术设计，每立方氢气的电力消耗为4.4KWh,水消耗0.81kg。工业用水价格较为平稳一般为4.1元/吨，则电解水制氢的单位成本为：C=0.0033+4.4*P，其中P为电力价格元/KWh。
总成本
按设计产量2000标准立方米计算，年运行8000小时，则单位氢气的固定成本为0.82元/m3，电力价格按照0.725元/KWh，则变动成本为3.193元/m3，单位总成本3.3元/m3。
图2 电解水制氢成本结构图
图片来源：玖牛研究院根据公开资料整理
如图2所示，电解水制氢的成本以变动成本为主，占比96.71%。变动成本基本由电力消耗构成，因此电解水制氢的成本敏感因素为电力价格。
玖牛研究院 汽车团队
完
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