今年以來,氫能產(chan) 業(ye) 受到了前所未有的關(guan) 注,山東(dong) 、四川以及深圳、湖州、寧夏寧東(dong) 基地等地紛紛發布或修訂了氫能產(chan) 業(ye) 發展支持政策,涉及固定資產(chan) 投資獎勵、可再生能源製氫裝備購置補助等多種類型,不少地方還提出了氫能及相關(guan) 產(chan) 業(ye) 產(chan) 值發展目標。
目前,綠氫產(chan) 量在全球氫產(chan) 量中占比還不足千分之一,掣肘因素包括技術成熟度、生產(chan) 成本等。證券時報·e公司報道小組采訪過程中了解到,電費是水電解製氫的主要成本,在目前電價(jia) 水平下,製氫成本仍較高。為(wei) 此,業(ye) 內(nei) 提出將降低核心裝備製造成本及推動電價(jia) 下行作為(wei) 主攻方向。
作為(wei) 氫能產(chan) 業(ye) 源頭,上遊製氫環節成為(wei) 各方參與(yu) 者角逐的重要戰場,特別是在以電力運營商、大型化工集團為(wei) 代表的央企國企強力拉動下,綠氫製取項目正大規模上馬。與(yu) 此同時,在製氫核心裝備領域,民營企業(ye) 則與(yu) 央企國企同台競技。
業(ye) 內(nei) 普遍認為(wei) ,由於(yu) 國內(nei) 製氫項目進展很快,市場將倒逼國產(chan) 製氫裝備技術快速進步,縮小與(yu) 國際同行的差距,並降低成本。預測到2025年年底,綠氫產(chan) 業(ye) 化進程有望變得更加清晰。
綠氫製取央企國企挑大梁
證券時報記者從(cong) 中國石油獲悉,今年3月,中國石油第一個(ge) 規模化可再生能源製氫項目製氫裝置在玉門油田投產(chan) ,所製氫氣純度達99.99%,通過輸氫管道、管式槽車等送至玉門油田煉化總廠等企業(ye) ,實現了從(cong) 生產(chan) 到利用的全流程貫通。該項目年產(chan) 氫能力達2100噸。
玉門油田可再生能源製氫示範項目於(yu) 2023年8月開工。據介紹,該項目配套的光伏發電項目預計於(yu) 今年年中投運,將探索出一條風光電與(yu) 綠氫產(chan) 業(ye) 融合發展的路徑。中國石油正推進多個(ge) 製氫項目,包括鄂爾多斯蘇裏格300萬(wan) 千瓦“風光氣儲(chu) 氫”一體(ti) 化示範項目等。
事實上,央企國企對氫能發展定下了雄心勃勃的目標。中國石油劍指“油氣熱電氫”綜合性國際能源公司,中國石化則是錨定“中國第一氫能公司”目標。
以中國石化為(wei) 例,2021年,該公司推出了首個(ge) 萬(wan) 噸級光伏製綠氫示範項目,即新疆庫車綠氫示範項目,2023年8月,該項目全麵投產(chan) 。
今年,中國石化又公布了烏(wu) 蘭(lan) 察布10萬(wan) 噸/年風光製氫一體(ti) 化示範項目等。
2023年6月,內(nei) 蒙古鄂爾多斯市準格爾旗納日鬆光伏製氫產(chan) 業(ye) 示範項目成功製取第一方氫氣。該項目由三峽新能源與(yu) 滿世投資集團有限公司合資建設,是內(nei) 蒙古自治區第一批風光製氫一體(ti) 化示範項目之一。
新天綠能則是地方國企引領製氫產(chan) 業(ye) 發展的代表之一。公司旗下沽源風電製氫示範項目是當時全球首個(ge) 兆瓦級規模的風電製氫項目,由公司與(yu) 德國邁克菲合作建設。主要側(ce) 重開發風電製氫耦合能源管理係統和優(you) 化現場運行方案,解決(jue) 風電製氫過程中集成係統協調控製、不穩定電能和製氫工藝的自適應等問題。
新天綠能崇禮風光耦合製氫綜合利用示範項目主要側(ce) 重於(yu) 全麵掌握“源—網—荷—儲(chu) ”協調的離網型風光儲(chu) 製氫微電網係統技術及裝備研發,項目的研發可解決(jue) 大規模風光儲(chu) 互補高效、可靠、穩定、低成本製氫等關(guan) 鍵技術難題。
談及未來新項目規劃,新天綠能負責人告訴記者,公司計劃在綠氫應用場景上進行探索,比如,為(wei) 解決(jue) 綠氫的消納開展純氫長輸管道的研究建設,以及綠氫下遊合成綠氨、綠色甲醇的深入開發;同時,在可再生能源合成綠氫上深入研究,通過研究孤島運行下隨“源”端功率波動的“荷”端自適應跟隨控製技術,將風電製氫有機結合,在風電機組附近就近製氫。
“我們(men) 看到,央企國企都動起來了,在氫能上的投入力度極大,覆蓋範圍也很廣。”未勢能源負責人接受記者采訪時表示,相比之下,鋰電發展初期,較少有央企國企大規模參與(yu) 投資、建設與(yu) 研發。
記者注意到,製氫項目火熱建設的同時,製氫裝備招標也如火如荼。近日,大唐多倫(lun) 15萬(wan) 千瓦風光製氫一體(ti) 化示範項目(製氫)水電解製氫成套設備招標結果公示,該項目是大唐集團首個(ge) 綠氫重點示範項目,此次招標涉及電解槽及其相關(guan) 設備。
而在2023年,也有多個(ge) 規模化電解槽招標項目出現,包括鄂托克前旗上海廟經濟開發區深能北方光伏製氫項目、國能寧東(dong) 可再生氫碳減排示範區一期項目、國電投大安風光製綠氫合成氨一體(ti) 化示範項目、大連市潔淨能源集團海水製氫一體(ti) 化項目等。
縮小製氫裝備技術差距
綠氫製取離不開製氫電源、電解槽等核心裝備。央企國企主導了綠氫製取項目的開發,而在製氫裝備方麵,則形成了民企與(yu) 央企國企百花齊放的格局。
陽光電源副總裁、陽光氫能董事長彭超才在接受記者采訪時表示,公司基於(yu) 柔性組網、電力電子、能量管理等六大核心技術,聚焦PWM製氫電源、電解水製氫設備、智慧氫能管理係統三大核心設備,率先在業(ye) 內(nei) 推出可再生能源柔性製氫係統解決(jue) 方案。
“該係統不同於(yu) 業(ye) 內(nei) 晶閘管電源與(yu) 一般電解槽設備,它具備更高的功率調節響應速度,更低的電壓紋波、直流電耗,是一站式柔性製氫解決(jue) 方案,能夠充分適應新能源功率快速波動和間歇特性,已在國內(nei) 外多地大型風光製氫項目中廣泛應用。”彭超才表示。
中國石油在製氫裝備上的布局也十分積極,2023年5月,中國石油1200標方堿性水製氫電解槽在寶雞下線。
今年3月,中國石油寶雞石油機械有限責任公司氫能裝備技術研發製造基地建設項目獲備案。該項目擬投資3.5億(yi) 元,計劃今年10月開工,建設內(nei) 容包括電解水製氫裝備加工、焊接、組裝和測試,以及倉(cang) 儲(chu) 車間等,建成後將具備年產(chan) 水電解製氫成套設備200台套的能力。
新天綠能負責人向證券時報記者表示,公司充分利用產(chan) 業(ye) 、資金、技術、人才和管理多重優(you) 勢,全麵加強氫能關(guan) 鍵技術研發,提升未來產(chan) 業(ye) 核心競爭(zheng) 力;並承擔了孤島模式的風電-質子交換膜(PEM)純水電解製氫集成關(guan) 鍵技術與(yu) 應用示範等科研任務。
航天工程是央企航天科技集團下屬企業(ye) ,公司在綠氫核心裝備方麵已經實現了堿性和純水兩(liang) 個(ge) 係列化產(chan) 品的落地,其中1000型堿性電解製氫係統已經通過了氫能領跑者現場見證,取得了中國質量認證中心節能認證2級能效;首台套PEM電解製氫係統完成了中試性能試驗,萬(wan) 安電密下的直流電耗為(wei) 3.98度,小室電壓一致性97.5%,達到國際先進水平。
據航天工程負責人介紹,公司的電解製氫技術策源於(yu) 載人航天環境控製與(yu) 生命保障技術,其中用於(yu) 為(wei) 宇航員供氧的一套PEM係統已服役3萬(wan) 多小時。
值得一提的是,近日,航天工程首台套工業(ye) 氫深度純化和痕量除雜裝置中試成功。這也意味著,繼大型堿性電解製氫裝置和工業(ye) 級質子交換膜電解製氫裝置之後,該公司氫能技術核心矩陣再次擴展,增添了一個(ge) 新的重量級成員。
不過,製氫裝備領域眾(zhong) 多企業(ye) 入局,不僅(jin) 存在魚龍混雜的現象,也令人產(chan) 生製氫裝備門檻是否不高的疑問。對此,彭超才認為(wei) ,在“雙碳”目標背景下,氫能作為(wei) “終極”能源,得到政府、央企、上市能源企業(ye) 等前所未有的重視,更是吸引了眾(zhong) 多企業(ye) 先後入局,但這並不意味著行業(ye) 門檻不高。
“雖然堿性電解槽技術相對成熟,但是在當前可再生能源大規模製氫的情況下,技術上麵臨(lin) 新的挑戰,缺少項目實踐驗證,真正能夠具備電氫耦合技術研發實力、新能源項目經驗的企業(ye) 並不多。”彭超才表示。
據未勢能源負責人介紹,相較國際同行,國內(nei) 製氫裝備企業(ye) 在堿性電解槽產(chan) 品上已經積累了較多經驗,產(chan) 品力也很好;但在質子交換膜方向,驗證輪次、驗證時長等方麵,國內(nei) 企業(ye) 與(yu) 國際上還存在差距,“這一差距也在快速補足,因為(wei) 國內(nei) 製氫項目進展很快,這是通過市場倒逼技術進步的好機會(hui) ”。
彭超才告訴記者,製氫裝備企業(ye) 目前研發升級的主要方向,是通過提升電流密度、提高小室反應麵積、增加小室數量等技術的改進,向大型化方向發展。不過,他對當前隻追求簡單把產(chan) 品放大的做法持保留態度,“大型化不是簡單地把產(chan) 品做大,要在產(chan) 品做大的同時確保產(chan) 品性能提升。我們(men) 認為(wei) ,目前趨勢是向著規模化方向發展,而無論是大型化還是模塊化,最終還是需要根據項目因地製宜選擇”。
成本及綠電波動性難題待解
“雙碳”目標的提出為(wei) 綠氫產(chan) 業(ye) 發展注入了強勁動力,但不可否認的是,目前綠氫占比很低,工業(ye) 副產(chan) 氫仍是最主流的製氫方式。造成這一局麵的因素,涉及不同技術路線的成熟度以及成本差異。
新天綠能負責人向記者提供的數據顯示,目前,全球氫氣主要來自化石能源製氫及工業(ye) 副產(chan) 氫,綠氫占比僅(jin) 0.4‰。“中國是世界上最大的氫能生產(chan) 和消費國,但綠氫僅(jin) 占中國氫氣總產(chan) 量不到1%,成本高是製約綠氫產(chan) 業(ye) 發展的關(guan) 鍵因素。”
記者從(cong) 中國旭陽集團了解到,公司的高純氫生產(chan) 工藝目前主要為(wei) 工業(ye) 副產(chan) 。據介紹,隨著2022年定州二期高純氫製備項目投產(chan) 、2024年呼和浩特高純氫項目投產(chan) ,該公司已具備4條氫氣生產(chan) 線,產(chan) 能26萬(wan) 標立方米/天(24噸/天),成為(wei) 全國第五、京津冀最大的氫氣供應商。
“工業(ye) 副產(chan) 氫為(wei) 氫能綠色轉型過渡方案,電解水製氫現階段成本較高,難以大規模應用,工業(ye) 副產(chan) 氫短期內(nei) 兼具規模、成本和降碳優(you) 勢。”中國旭陽集團氫能公司負責人表示,公司的氫氣生產(chan) 工藝為(wei) 甲醇馳放氣提純製氫,屬於(yu) 工業(ye) 副產(chan) 氫,是目前所有製氫方式中成本最低的;規模化生產(chan) 和供應也在一定程度上降低了生產(chan) 成本。
此外,該公司氫源為(wei) 焦爐煤氣資源再利用,甲醇、氫氣、氨三種產(chan) 品聯動生產(chan) ,總體(ti) 產(chan) 品附加值彈性可調,能夠以最優(you) 市場價(jia) 格和成本進行調度生產(chan) 。
化石能源製氫是目前成熟、主流的製氫方式,受訪對象並不否認這一事實,但並不意味著綠氫沒有市場。
新天綠能負責人認為(wei) ,化石能源製氫會(hui) 排放大量的二氧化碳以及其他大氣汙染物,與(yu) 發展綠色氫能的初衷相悖。“目前,我國綠氫與(yu) 傳(chuan) 統灰氫相比,在經濟性方麵的競爭(zheng) 力仍有一定差距,這是限製綠色製氫大規模推廣應用的主要原因。而且綠色製氫技術與(yu) 新能源波動性不匹配、PEM電解技術成熟度不高也是產(chan) 業(ye) 發展亟需解決(jue) 的問題。”
在彭超才看來,隨著日益增長的碳減排需求,氫的綠色製取技術受到廣泛重視,利用可再生能源進行電解水製氫是目前眾(zhong) 多氫氣來源方案中碳排放最低的工藝,是未來最有發展潛力的綠色氫能供應方式。
彭超才向記者提供的數據顯示,電解水製氫成本對電價(jia) 極為(wei) 敏感,以國內(nei) 堿性電解槽製氫係統進行測算,在電價(jia) 為(wei) 0.35元~0.4元/度時,製氫成本為(wei) 21元~25元/千克。隨著清潔能源發電成本不斷下降,若電價(jia) 降至0.25元/度,電解製氫成本將下降到15元/千克,接近目前化石能源製氫成本,將逐漸成為(wei) 主流製氫方式。
如何推動電解水製氫成本下降,航天工程負責人也提出,應主要從(cong) 兩(liang) 方麵下功夫:一是降低核心裝備製造成本,這需要擴大行業(ye) 規模來驅動;二是推動電價(jia) 下行。
綠氫製取過程還有一個(ge) 問題需要解決(jue) ,即克服綠電的不穩定性,實現電氫耦合、穩定輸出。彭超才告訴記者,在可再生能源製氫場景下,從(cong) 前端的能量來源,到後端的應用場景,都對電解水製氫係統提出了更高的要求,包括高性能、靈活性和智能化等。在這一背景下,陽光氫能率先發布了“可再生能源柔性製氫係統解決(jue) 方案”。
彭超才介紹,“柔性製氫”主要是瞄準行業(ye) 存在的幾個(ge) 難點。一方麵,由於(yu) 風電和太陽能等可再生能源的輸出功率存在快速波動和不連續性的特點,柔性製氫係統能夠適應這種變化,實現“荷隨源動”。另一方麵,在可再生能源發電量波動的情況下,傳(chuan) 統的製氫設備無法保持穩定運行。而陽光氫能的柔性製氫係統能夠在較寬的功率範圍內(nei) (如30%的功率)穩定運行,提高了係統的適應性和可靠性。此外,通過柔性組網、電力電子技術和能量管理係統,柔性製氫係統能夠更好地融入電網,減少對電網的衝(chong) 擊,對電網更加友好。
產(chan) 業(ye) 化節奏愈加清晰
記者注意到,隨著氫能產(chan) 業(ye) 蓬勃發展,製氫環節相關(guan) 廠商業(ye) 績近年來都明顯增長。以隆基氫能為(wei) 例,2023年,公司持續加大氫能業(ye) 務的培育力度,在技術研發、產(chan) 能建設和市場拓展方麵均取得了階段性進步,當年實現營業(ye) 收入超過1億(yi) 元。此外,截至2023年末,公司已建成電解槽產(chan) 能2.5GW,堿性電解槽技術水平和產(chan) 能規模在行業(ye) 內(nei) 處於(yu) 領先水平。
2021年以來旭陽氫能板塊高速發展,氫氣銷量及氫能業(ye) 務收入呈指數級增長。2023年,公司實現氫氣銷量930萬(wan) 方,同比增長2.36倍;氫能業(ye) 務收入由2021年的2110萬(wan) 元,增加至去年的6400萬(wan) 元,綜合盈利能力不斷加強。
彭超才從(cong) 招標量的角度分析了行業(ye) 的成長性。據他介紹,2023年國內(nei) 電解槽招標量遠遠多於(yu) 2022年,今年的招標將主要集中在下半年,且規模非常大。為(wei) 此,陽光氫能也在擴充自身產(chan) 能,旗下的智能製造中心二期工程正在加緊建設,計劃7月投產(chan) ,屆時園區產(chan) 能將達到3GW。
“陽光氫能國內(nei) 外訂單增長迅猛,對公司產(chan) 能提出了更高的要求。未來,我們(men) 將進一步擴大產(chan) 能,拓展海內(nei) 外業(ye) 務,推動產(chan) 品標準化和規模化生產(chan) ,滿足快速發展的氫能市場。”彭超才特別提到,雖然行業(ye) 玩家越來越多,但高性能、高質量的製氫裝備產(chan) 能仍然不足。
關(guan) 於(yu) 綠氫產(chan) 業(ye) 化節點何時到來,多位受訪對象也分享了觀點。新天綠能負責人認為(wei) ,未來5至10年,新疆、內(nei) 蒙古、甘肅以及河北省壩上地區綠電製氫度電成本有望降低至0.1元以下,綠氫生產(chan) 成本有望降低至0.5元/立方米,低於(yu) 工業(ye) 副產(chan) 氫成本,屆時,綠氫將廣泛應用於(yu) 航空航天、製藥、能源化工、鋼鐵冶金、電子電力、光伏組件、食品等領域,在燃料電池交通、發電、儲(chu) 能等領域也具有巨大潛力。
隆基綠能在近期的調研中回應了關(guan) 於(yu) 綠氫產(chan) 業(ye) 化時間點的問題。公司坦陳,全球去碳化形勢深化,綠氫、綠氨、綠醇需求不斷增加,每年的成長速度較快,但還沒有到爆發的時間點。不過,公司也提出,全球範圍內(nei) 已有大量示範性項目在推進和開展,對氫、氨、醇的長期需求也在逐漸顯現,如航運業(ye) 已經需要綠氨、綠醇的長期供應。
根據隆基綠能的判斷,這些先發市場會(hui) 拉動上遊需求進一步發展。“這些市場在什麽(me) 時間點能夠爆發不好判斷,預估在2025年底,產(chan) 業(ye) 化進程可能會(hui) 更加清晰。”
一項不完全統計顯示,截至2023年10月,新簽約電解水製氫項目41個(ge) ,開工在建項目41個(ge) ,投產(chan) 項目8個(ge) 。業(ye) 內(nei) 認為(wei) ,由於(yu) 電解水製氫項目從(cong) 備案到投產(chan) 建設周期為(wei) 1~3年,因此,2025年後我國電解水製氫供給有望大幅增加。
在采訪中,彭超才還特別提到了海外製氫市場的情況。據介紹,陽光氫能在中東(dong) 、歐洲、澳大利亞(ya) 等海外市場均已布局,與(yu) 中東(dong) 、歐洲的一些重要客戶正在共同推進當地的新能源製氫項目。“隨著全球對清潔能源和減少碳排放的關(guan) 注度提高,海外製氫項目的規模正在從(cong) 兆瓦級別向百兆瓦級別轉變,對更大規模可再生能源和電解水裝置的需求在增加,特別是在工業(ye) 用途和綠氫生產(chan) 方麵。”
水電水利規劃設計總院的預測顯示,綠色氫基能源未來主要用途集中在工業(ye) 、交通、電力、建築四大領域。根據該院研究,未來我國的綠氫需求量穩步上升,2030年、2040年、2050年和2060年綠氫需求量將分別達到2300萬(wan) 噸、6900萬(wan) 噸、9100萬(wan) 噸、1.2億(yi) 噸。
當然,在推動製氫產(chan) 業(ye) 發展中,還有一些行業(ye) 政策與(yu) 規範需要進一步完善。航天工程負責人向記者表示,行業(ye) 內(nei) 缺乏統一的標準與(yu) 規範體(ti) 係,這一現狀製約了氫能產(chan) 業(ye) 的協同發展步伐;在資金投入方麵,氫能產(chan) 業(ye) 目前正處於(yu) 資本高度密集的發展階段,特征是投資回報周期較長,且麵臨(lin) 商業(ye) 化投資和融資渠道相對稀缺的問題。
“作為(wei) 企業(ye) ,我們(men) 希望政府和行業(ye) 層麵能夠在政策製定方麵出台有利於(yu) 氫能產(chan) 業(ye) 發展的政策,包括稅收優(you) 惠、補貼、配額製度等。資金支持方麵提供財政資助或低息貸款,推動技術創新和示範驗證。製定統一的氫能技術和安全標準,確保行業(ye) 的健康發展。”航天工程該負責人說。




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