中國國能源報丨趙瓊

發(fā)展以光伏、風電等可再生能源制氫為主的綠氫產(chǎn)業(yè)，是落實“雙碳”目標的重要舉措。目前電解水制取綠氫技術主要有四種：堿性水電解（ALK）、質子交換膜水電解（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，當下，綠氫制取商業(yè)化應用不應只關注成本問題，還需聚焦產(chǎn)品在不同應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，基本實現(xiàn)覆蓋全國，其中332個項目處于運行、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489萬噸/年，產(chǎn)能集中于內蒙古、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。

在此前的綠氫技術及產(chǎn)業(yè)化研討沙龍上，上海交通大學教授柯長春提到，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標方堿性電解槽的招投標價格是500多萬元。“國內很多廠家、用戶、示范方對除堿性電解槽之外的技術很謹慎。即使可靠性和工況適應性更具優(yōu)勢，也不能接受成本增加。”這是柯長春所在的團隊向市場推廣陰離子交換膜電解（AEM）技術過程中的體驗。

在這樣的市場趨勢下，堿性電解槽設備大型化成為企業(yè)降低成本的途徑之一。從電解槽設備功率上來看，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。雖然在實際項目應用中以1000-15000Nm³/h設備規(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行自動化大規(guī)模生產(chǎn)，柯長春認為成本還有下探空間，最終有可能做到1000標方的成本為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。”新南威爾士大學終身教授盧迅宇如此預測。

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一步降低成本。“從制氫成本以及堿性電解槽的運行成本來看，初始投資成本占比已經(jīng)很低，運營成本占比相對更高。進一步降低堿性電解槽成本的意義不大，應提高堿性電解槽制備過程中的品控。”他說。

對于這個觀點，重塑斑斕氫能項目負責人沈炯表示贊同。他指出，國內制氫行業(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，無法實現(xiàn)真正商業(yè)化。在他看來，把產(chǎn)品性能做好才是關鍵。

由于堿性電解槽對電力穩(wěn)定性要求較高，不太適合風光等間歇性電能，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研發(fā)計劃“十兆瓦級堿性-PEM混合制氫系統(tǒng)關鍵技術與示范”正式收到科技部立項批復文件，進入實施環(huán)節(jié)。

盧迅宇認為，電解水四種制氫方式相輔相成。目前來看，質子交換膜水電解（PEM）還需進一步降低成本；陰離子交換膜電解（AEM）處在起步階段，前期需要做驗證示范，進一步提高關鍵材料的壽命；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、上海應物所等，以及部分初創(chuàng)企業(yè)翌晶氫能、思偉特、北京質子動力等。

浙江力源氫能板塊負責人侯俊波表示，在技術路線上，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、國家能源集團等，這些企業(yè)擁有很強的投資能力與資金實力。

“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。”上海電氣氫能技術團隊負責人楊敏表示，事實上，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合自身的產(chǎn)業(yè)稟賦和工業(yè)基礎。以上海電氣為例，擁有電氣鋼爐廠的大型設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)展的當下，技術創(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)將在央國企的帶領下成為推動綠氫技術迭代的中堅力量。

據(jù)悉，綠氫在確定性市場的應用倒逼企業(yè)不斷進行技術創(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用場景，比如半導體行業(yè)、人工鉆石行業(yè)等，這兩個領域的市場規(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)定性的前提下進行降本，并尋找合作伙伴進行制氫、儲氫和運氫的深度耦合，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，對運營中的新入網(wǎng)發(fā)電企業(yè)進行部分費用減免，免除約90%的費用。入網(wǎng)費用減免將激勵發(fā)電企業(yè)使用氫能電網(wǎng)基礎設施中的現(xiàn)有備用容量，從而支持氫能產(chǎn)業(yè)關鍵早期階段的發(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)進行大規(guī)模投資。如果國內出臺此類激勵措施，將極大助推綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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