中國國能源報丨趙瓊

發(fā)展以光伏、風(fēng)電等可再生能源制氫為主的綠氫產(chǎn)業(yè)，是落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。目前電解水制取綠氫技術(shù)主要有四種：堿性水電解（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解（PEM）、陰離子交換膜電解（AEM）和固體氧化物水電解（SOEC）。

據(jù)了解，在“壓價格、降成本”的趨勢下，行業(yè)人士呼吁，當(dāng)下，綠氫制取商業(yè)化應(yīng)用不應(yīng)只關(guān)注成本問題，還需聚焦產(chǎn)品在不同應(yīng)用場景下的可靠性和安全性，更需政策在企業(yè)商業(yè)化探索道路上進(jìn)一步支持。

堿性水電解制氫占主流地位

根據(jù)勢銀能鏈的統(tǒng)計，截至2023年底，我國已有337個綠氫項目，基本實(shí)現(xiàn)覆蓋全國，其中332個項目處于運(yùn)行、在建和規(guī)劃狀態(tài)，僅5個項目廢止。排除廢止項目，目前已披露的綠氫產(chǎn)能總量達(dá)489萬噸/年，產(chǎn)能集中于內(nèi)蒙古、河北、新疆、甘肅等西北地區(qū)。

目前，堿性水電解制氫在我國綠氫項目中占主流地位。在綠氫項目進(jìn)展頻頻背后，是電解水制氫核心單元一一堿性電解槽的持續(xù)放量。

在此前的綠氫技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研討沙龍上，上海交通大學(xué)教授柯長春提到，目前市場上堿性電解槽的出貨量占95%以上。高熱度帶動相關(guān)企業(yè)參與其中，勢銀能鏈資深行業(yè)分析師何慶功指出，2022年發(fā)布堿性電解槽新品的企業(yè)共有19家，2023年增加至27家。

堿性水電解制氫的優(yōu)勢在于成本。目前1000標(biāo)方堿性電解槽的招投標(biāo)價格是500多萬元。“國內(nèi)很多廠家、用戶、示范方對除堿性電解槽之外的技術(shù)很謹(jǐn)慎。即使可靠性和工況適應(yīng)性更具優(yōu)勢，也不能接受成本增加。”這是柯長春所在的團(tuán)隊向市場推廣陰離子交換膜電解（AEM）技術(shù)過程中的體驗。

在這樣的市場趨勢下，堿性電解槽設(shè)備大型化成為企業(yè)降低成本的途徑之一。從電解槽設(shè)備功率上來看，2022年堿性電解槽新品的平均單槽最大產(chǎn)氫量為1006Nm³/h，2023年已增至1589Nm³/h。雖然在實(shí)際項目應(yīng)用中以1000-15000Nm³/h設(shè)備規(guī)格的產(chǎn)品最多，但已經(jīng)有小部分企業(yè)下線了3000-5000Nm³/h的產(chǎn)品。

由于堿性電解槽目前還沒有進(jìn)行自動化大規(guī)模生產(chǎn)，柯長春認(rèn)為成本還有下探空間，最終有可能做到1000標(biāo)方的成本為200萬一300萬元。

“未來10—20年，堿性電解槽還會占據(jù)統(tǒng)治地位。”新南威爾士大學(xué)終身教授盧迅宇如此預(yù)測。

重視可靠性和安全性

盧迅宇指出，目前堿性電解槽的問題不在于進(jìn)一步降低成本。“從制氫成本以及堿性電解槽的運(yùn)行成本來看，初始投資成本占比已經(jīng)很低，運(yùn)營成本占比相對更高。進(jìn)一步降低堿性電解槽成本的意義不大，應(yīng)提高堿性電解槽制備過程中的品控。”他說。

對于這個觀點(diǎn)，重塑斑斕氫能項目負(fù)責(zé)人沈炯表示贊同。他指出，國內(nèi)制氫行業(yè)才發(fā)展3—4年，如果在產(chǎn)品性能沒有得到充分驗證和市場認(rèn)可的情況下，談降成本容易淪為“一地雞毛”：錢投了、東西也做了，無法實(shí)現(xiàn)真正商業(yè)化。在他看來，把產(chǎn)品性能做好才是關(guān)鍵。

由于堿性電解槽對電力穩(wěn)定性要求較高，不太適合風(fēng)光等間歇性電能，更適用于電網(wǎng)電解制氫。目前，PEM配合堿性電解槽制氫正成為一大趨勢。1月17日，由國華投資牽頭申報的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“十兆瓦級堿性-PEM混合制氫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與示范”正式收到科技部立項批復(fù)文件，進(jìn)入實(shí)施環(huán)節(jié)。

盧迅宇認(rèn)為，電解水四種制氫方式相輔相成。目前來看，質(zhì)子交換膜水電解（PEM）還需進(jìn)一步降低成本；陰離子交換膜電解（AEM）處在起步階段，前期需要做驗證示范，進(jìn)一步提高關(guān)鍵材料的壽命；固體氧化物水電解（SOEC）的參與者多為科研院所如大連化物所、上海應(yīng)物所等，以及部分初創(chuàng)企業(yè)翌晶氫能、思偉特、北京質(zhì)子動力等。

浙江力源氫能板塊負(fù)責(zé)人侯俊波表示，在技術(shù)路線上，我國選擇了最成熟成本最低的堿性電解水制氫作為開始，未來要推動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要打通整個產(chǎn)業(yè)鏈。

需政策助力

目前綠氫項目的投資主體，大多為央國企，如中國石化、中國石油、國家能源集團(tuán)等，這些企業(yè)擁有很強(qiáng)的投資能力與資金實(shí)力。

“綠氫項目不能立馬為企業(yè)帶來現(xiàn)金流，還需要企業(yè)持續(xù)不斷投人。”上海電氣氫能技術(shù)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人楊敏表示，事實(shí)上，央國企在布局綠氫項目時，需要經(jīng)過幾輪充分驗證。企業(yè)對項目進(jìn)行高額投入，也需要能夠真正為企業(yè)帶來效益，央國企布局綠氫項目要結(jié)合自身的產(chǎn)業(yè)稟賦和工業(yè)基礎(chǔ)。以上海電氣為例，擁有電氣鋼爐廠的大型設(shè)備以及成熟的制造工藝，是其入局綠氫項目的底氣。

在綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)下，技術(shù)創(chuàng)新推動行業(yè)發(fā)展成為諸多企業(yè)家的共識。侯俊波預(yù)言，參與其中的民營企業(yè)與初創(chuàng)企業(yè)將在央國企的帶領(lǐng)下成為推動綠氫技術(shù)迭代的中堅力量。

據(jù)悉，綠氫在確定性市場的應(yīng)用倒逼企業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。重塑斑斕將目光鎖定在工業(yè)端涉及大量使用氫氣的應(yīng)用場景，比如半導(dǎo)體行業(yè)、人工鉆石行業(yè)等，這兩個領(lǐng)域的市場規(guī)模在20億一50億元之間。比如，深度研究如何在保障優(yōu)良性能和穩(wěn)定性的前提下進(jìn)行降本，并尋找合作伙伴進(jìn)行制氫、儲氫和運(yùn)氫的深度耦合，此外還推動制氫加氫一體化項目來滿足一些非交通車輛的加氫需求。

在技術(shù)創(chuàng)新與市場需求推動下，政策對產(chǎn)業(yè)的助推力不容小覷。新南威爾士州為推動綠氫發(fā)展，到2030年前，對運(yùn)營中的新入網(wǎng)發(fā)電企業(yè)進(jìn)行部分費(fèi)用減免，免除約90%的費(fèi)用。入網(wǎng)費(fèi)用減免將激勵發(fā)電企業(yè)使用氫能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中的現(xiàn)有備用容量，從而支持氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵早期階段的發(fā)展。盧迅宇提到，該行動將極大降低氫氣成本，每千克成本降低1.33澳元，激勵企業(yè)進(jìn)行大規(guī)模投資。如果國內(nèi)出臺此類激勵措施，將極大助推綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

沈炯認(rèn)為：“目前全國范圍內(nèi)還沒有完全放開在非化工園區(qū)制氫的限制；國內(nèi)制氫站在間距要求、安全要求等設(shè)計方面遠(yuǎn)高于國外。上述情況都需要專家來進(jìn)行論證，給企業(yè)營造更好的發(fā)展環(huán)境。”