风光制氢合成氨醇 · 测算方法 01

电价降到多少,
制氢才真的有利可图

几乎每个制氢项目的第一次评审会上都在问这个数。但答案是:不存在“降到多少”这一个数,只有一条随年利用小时向右上移动的临界线。同一个电解槽,跑 2 000 小时能承受 0.114 元/kWh,跑 6 000 小时能承受 0.218 元/kWh——差将近一倍。所以拿一个电价数字去比,比出来的结论多半是错的。

读这篇的人 投资方 / 业主 / 商务 最低数据 电价 + 年利用小时 + 电解槽造价 核心变量 电耗 + 固定成本摊销 更新 2026-10-22

01先说结论

三句话,把“电价多少”这个问法换成可以算的形式:

第一句

电费占氢成本七成以上

按系统电耗 52 kWh/kg 计,电价每降 0.01 元/kWh,氢成本降 0.52 元/kg。目标是 14 元/kg 时,这相当于降了 3.7%。所以电价确实是第一变量——但它不是唯一变量。

第二句

低电价不等于低成本

固定成本按产氢量摊。利用小时从 4 000 降到 2 000,每公斤氢要摊的固定成本从 4.03 元涨到 8.06 元,等于电价上涨了 0.077 元/kWh。“0.15 元电价 + 2 000 小时”比“0.20 元电价 + 4 000 小时”更贵。

第三句

弃电制氢多半是个故事

只在弃风弃光时段开机,电价可以低到 0.05 元甚至零,但利用小时往往只有 800—1 500。固定成本摊到 16 元/kg 以上,总成本反而高过用 0.19 元的网电满负荷跑。

i
把问题换成一句可以验算的话

不要问“电价多少才划算”,改问:在给定的年利用小时下,电价要低于多少,单位氢成本才能压到目标价以下。这两个问法的区别在于,前者只有一个未知数、无法回答;后者有两个参数、可以画成一条线,而项目究竟落在线上还是线下,看一眼就知道。

02氢成本只有三段,两段是固定的

电解水制氢的成本结构非常简单,简单到常常被复杂化。全部成本只有三项:电费、设备摊销、运维及其他。没有原料成本(水可以忽略),没有燃料成本,也没有“其他变动成本”。

成本项计算口径本文字例性质
电费系统电耗 × 到户电价52 kWh/kg × P唯一随电价变动的项
设备摊销系统投资 ÷ 折旧年限 ÷ 年产氢量1 500 万元 ÷ 15 年随利用小时反向变动
运维、水、备件约按投资 3%/年45 万元/年随利用小时反向变动

后两项合起来是“固定成本”,每年总额几乎不变,但它要摊到当年的产氢量上。产氢量 = 电解槽额定产氢能力 × 年利用小时,所以固定成本的单位值完全由利用小时决定。这就埋下了后面所有反直觉结论的种子。

i
为什么电耗取 52 而不是理论值 39.4

理论最低电耗(HHV 基准)约 39.4 kWh/kg,那是热力学上限,任何工程装置都达不到。系统电耗还要加上整流损耗、气液分离循环泵、纯化、冷却水塔、控制与照明——这部分辅机通常占 10%—18%。国内碱性系统的实际系统电耗多在 50—56 kWh/kg,PEM 在 52—58 kWh/kg。取 52 是一个偏乐观但不离谱的值,意味着“电耗这一项我们已经给了最好的假设”。

03临界电价是一条线,不是一个点

把单位氢成本写成一行式子,临界电价就能直接解出来:

✓
LCOH = 52 × P + F ÷ (m × h)

其中 P 为到户电价(元/kWh),F 为年固定成本(元),m 为额定产氢能力(kg/h),h 为年利用小时。令 LCOH 等于目标可接受氢价,解出 P 即为临界电价。这个式子只有一个未知数,可以直接反算。

用一套 1 000 Nm³/h 的碱性系统代入:额定产氢 90 kg/h,系统投资 1 500 万元(含整流、纯化、土建与并网),年固定成本 145 万元。目标氢价按 14 元/kg——这是含碳成本后的灰氢到厂价量级。

年利用小时年产氢固定成本摊薄临界电价意味着
2 000 h180 t8.06 元/kg0.114 元/kWh只有自备电或极低洼谷电才够
4 000 h360 t4.03 元/kg0.192 元/kWh接近西部风光基地的到户成本
6 000 h540 t2.69 元/kg0.218 元/kWh可以接受一部分网电

三个数放在一起看,临界电价从 0.114 涨到 0.218,几乎翻倍。所以“制氢的电价临界值是多少”这个问题,如果不带利用小时,是没有答案的。行业协会给出的各种“临界电价”数字之所以互相打架,多数是因为背后的利用小时假设不同——有的按 3 000 小时,有的按 6 000 小时。

!
把这条线画出来,谈判就有了坐标系

横轴是年利用小时,纵轴是电价,临界线是一条向右上倾斜的直线。项目的实际坐标落在线的右下方才成立。这条线最有用的地方不是判断“能不能做”,而是指出往哪个方向挪最省力:同一项目,利用小时从 2 000 提到 4 000,相当于电价降了 0.078 元/kWh——而 0.078 元的电价,在很多地方是谈不下来的;利用小时翻倍,只要多配一倍的风光装机就可能做到。

04为什么“用弃电制氢”通常算不过来

“弃风弃光不要钱,拿来制氢”是这类项目最常见的叙事,也是财务模型最容易崩的地方。原因不在电价,在利用小时。

弃风弃光的特点是不连续、不可预期、年度总量有限。一个风电基地的弃电率若为 10%,代表的是 2 500 小时里的 250 小时等效满发——它不是一个可以排班的电源。要在弃电时段开机,电解槽必须长期待机,待机期间设备照样折旧,还要维持保温与氮气保护。

情形电价利用小时固定成本摊薄LCOH
只用弃电0.05 元1 000 h16.11 元/kg18.71 元/kg
弃电 + 部分网电0.15 元2 500 h6.44 元/kg14.24 元/kg
全额网电0.19 元4 000 h4.03 元/kg13.91 元/kg
全额网电(更低价)0.15 元4 000 h4.03 元/kg11.83 元/kg

第二行是关键:电价从 0.19 降到 0.15(降 21%),但因为利用小时从 4 000 掉到 2 500,总成本反而从 13.91 涨到 14.24。电价省下来的钱,被固定成本摊薄吃掉了,还多吃了 0.33 元。

所以弃电制氢要成立,需要满足一个相当苛刻的条件。把 LCOH 与目标价 14 元/kg 联立,可以解出:若电价为零,利用小时仍须达到约 3 100 小时才有投资价值。换句话说,弃电时段一年累计要够 3 100 小时等效满发——这不是“弃电”,这是“主力电源”。真正的弃电做不到。

×
弃电制氢唯一站得住的形态:多能互补 + 柔性负荷

如果电解槽不是为某一个风电场配的,而是一个园区里风光储的组合,弃电时段被多个电源叠加填满,年运行小时能做到 4 000 以上,那么“用低价电”和“高利用小时”就不再矛盾。这是目前少数几个算得过来的形态,也是我们在多能互补场景里推荐的配法——先保证运行小时,再谈电价。

05设备降价能换来多少电价空间

另一个常见预期是“等电解槽降价,项目就成立了”。这句话对,但幅度被高估了。因为设备只占成本的一部分,且降价只影响固定成本那一段。

情形系统投资固定成本(4 000 h)临界电价
当前水平3 000 元/kW4.03 元/kg0.192 元/kWh
降 33%2 000 元/kW2.69 元/kg0.218 元/kWh
降 50%1 500 元/kW2.02 元/kg0.230 元/kWh

投资降三分之一,可承受电价只从 0.192 涨到 0.218,多出 0.026 元/kWh,相当于氢成本降 1.35 元/kg。这个改善是真实的,但要注意它的量级:电价从 0.19 涨到 0.26(多 0.07 元)就会把它全部吃掉。

投资降一半时,边际收益已经很薄了——从 0.218 到 0.230,只多 0.012 元。因为固定成本在 LCOH 里的占比本来就只有三成左右,把一个小数再砍一半,能腾出的空间有限。这是典型的“越接近理论下限,降价越没用”。

反过来说,这也解释了一个现象:设备降价会让所有人都受益,但它不会让一个本来不成立的项目变成成立。一个电价 0.35 元的地区,就算电解槽免费送,LCOH 也还有 18.2 元/kg(0.35×52),依然高于灰氢。要成立,必须从电价或利用小时上想办法。

06九格矩阵:三档电价 × 三档利用小时

把两个变量放在一张表里,项目的坐标就一目了然。同一套 1 000 Nm³/h 碱性系统,投资 1 500 万元:

利用小时 \ 电价0.10 元0.15 元0.20 元0.25 元
2 000 h13.2615.8618.4621.06
4 000 h9.2311.8314.4317.03
6 000 h7.8910.4913.0915.69

单位:元/kg。固定成本摊薄分别为 8.06 / 4.03 / 2.69 元/kg;电费为 52 × 电价。粗体区间(≤14 元/kg)为对标灰氢可成立的情形。

这张表有两处值得停下来看:

第一,对角线上的两个格子几乎等价——(0.10 元, 2 000 h) 是 13.26,(0.20 元, 6 000 h) 是 13.09。前者电价只有后者的一半,成本却还略高。这就是“低电价不等于低成本”的量化版本,也解释了为什么有些资源极好的项目反而算不过账:风光出力集中、可用小时少,电价再便宜也补不回来。

第二,从左上往左下挪,比从左往右挪更有效。在 0.20 元这一列,利用小时从 2 000 提到 4 000,成本从 18.46 降到 14.43,降了 4.03 元;在同一行(4 000 h)把电价从 0.20 压到 0.10,成本从 14.43 降到 9.23,降了 5.20 元。两者量级相当,但电价通常是一次性谈定的、难改;利用小时是由装机配置决定的、可以设计。所以优化顺序应该是:先把利用小时做到 4 000 以上,再去谈电价。

✓
一句话的判据

目标氢价 14 元/kg 时,“电价 × 52 + 固定成本 ÷ 产氢量 ≤ 14”。用一个极简的经验式:电价每 0.01 元对应 0.52 元/kg,利用小时每降 1 000 小时,相当于电价涨约 0.019—0.038 元(利用小时越低,涨得越多)。有了这两个换算率,现场就能估算,不用等模型跑完。

07三个最容易错的地方

×
错法一:用电解槽的理论电耗算成本

用 39.4 kWh/kg 而不是系统电耗 52,会把电费低估 25%,LCOH 低估 2—3 元/kg。这个错误特别隐蔽,因为 39.4 有教科书依据,写进可研也“有出处”。判断办法很简单:问一句“这个数含不含辅机”。含辅机的系统电耗才是能进财务模型的数。

×
错法二:把额定产氢量当成年产量

1 000 Nm³/h × 8 760 h = 876 万 Nm³ ≈ 789 t,这是把设备当永动机。真实年产量要乘利用小时,且还要扣掉检修、启停、低负荷运行时的效率下降。按 8 760 小时算出来的产量,通常是实际的 2—3.5 倍。这个错误会让项目看起来好得不像真的——确实就不是真的。

×
错法三:拿氢成本直接对标灰氢现货价

灰氢的市场价里不含碳成本,而绿氢要承担的全部成本都算进去了。正确的对标基准是“灰氢到厂价 + 碳价”,或者“绿氢在目标市场能拿到的溢价”。如果项目是出口导向,对标的是日韩或欧洲的绿氢到岸价,而不是国内灰氢现货——两者能差一倍。基准选错,结论必错。

08下一步

电价这条线算完,下一个问题是:这套电解槽要配多大的风光,才能既不频繁启停、又不过度弃电。这是第二篇的内容。

09口径与引用说明

本文讲方法,所有价格为示意值,不可直接引用为报价:

  • 系统电耗取 52 kWh/kg(含辅机),实际碱性系统多在 50—56,PEM 在 52—58,应按设备厂家保证值与当地气温、水质修正;
  • 系统投资取 3 000 元/kW(含整流、纯化、土建与并网),国内碱性电解系统报价区间较宽,实际应按招标口径确认是否含辅机与土建;
  • 折旧年限取 15 年、残值按零,运维按投资 3%/年;若采用融资租赁或不同折旧政策,LCOH 会变化;
  • 目标氢价 14 元/kg 为含碳成本后的灰氢到厂价量级,仅用于演示判据,出口导向项目应对标目标市场的绿氢到岸价;
  • 本文的 LCOH、临界电价曲线与敏感性分析在能耀的 XDesigner 中完成,按 8 760 小时逐时电价与出力计算,输出 15 张财务报表。

10相关阅读

电价之外,这个场景还有两笔账要算——设备怎么配,下游怎么选。

拿一个在谈的制氢项目,算一版给你看

给我电价结构与年利用小时、风光出力曲线、电解槽参数、下游产品规模与 CO₂ 来源,我们出 LCOH 与临界电价曲线、电解槽容量优化、启停统计、吨氨或吨醇成本与出口盈亏。资源或碳源条件不够时,我们会先说清哪一步只能估算。