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高工绿氢大会开幕式:创心破万卷 深耕赴远大

近年来,中国氢能产业实现快速发展,在整个技术储备阶段和产业链构建阶段,已经具备了一定规模应用的基础。与此同时,产业发展规划的“热”与实际建成项目的“冷”形成强烈落差,“卷”成为当下制氢设备企业的关键词。在绿氢产业发展的重要关口,企业该如何认清政策形势?厘清技术路线分歧?找到合适的发展之路?

9月24日,以“创心破万卷 深耕赴远大”为主题的2024高工氢电绿氢产业大会在上海虹桥新华联索菲特大酒店成功举办。在这次大会上,来自绿氢产业的企业领袖、行业专家们分析产业发展难点、痛点,分享各自在技术研发、产品进步和市场推广探索情况。在【电堆科技冠名】的开幕式专场,9位嘉宾发表了精彩演讲,分享了他们对行业的观察和思考。

高工氢电主编万萍萍

大会开场,高工氢电主编万萍萍为本次大会致辞。她用三组词表达了高工氢电对氢能行业的观察和感受。首先是“又热又冷”,绿氢项目动态热度不断,在建及规划绿氢项目制氢总规模“蛋糕”诱人,但受制于项目资金、制氢经济性以及前期落地项目表现不佳等多方面因素实际建成项目少,释放订单不及行业预期。

其次是“卷是常态,创是状态”,制氢环节同类型技术路线的产品性能同质化较为严重。目前整个行业都很卷,但盲目卷价格、卷利润对产业健康发展弊大于利。破“卷”之道,不是熬,而是创!如何确保技术的耐用性、稳定性以及低成本高效运行是首先考虑的问题。

最后是“深耕细微,聚力逐梦”,现在绿氢项目落地存在很多痛点,需要联合科研院所、产业链上下游形成互利共生的生态圈,一起推动绿氢产业高质量发展。

高工氢电产业研究所(GGII)所长刘鹏利

高工氢电产业研究所(GGII)所长刘鹏利发表了“中国绿氢产业发展现状与前景分析”的主题演讲。他从我国绿氢产业的投建现状、技术类型、区域分布、应用情况、面临的挑战及未来展望等多个层面进行了精彩论述。

投资方面,目前在建及规划绿氢项目达88GW,对应绿氢产能高达646万吨。2024年前8个月发布绿氢项目已经超过2023年全年。在投资方上,央国企引领,新能源民企加大布局。绿氢的技术类型上,风光互补制氢受追捧,“碱性+PEM”组合成新趋势。下游应用方面,绿氢应用从交通转向化工。在已建成项目中,从数量占比来看,66%项目下游应用为交通;从装机占比来看,化工及炼化占比超过70%。从区域分布来看,绿氢项目主要集中于三北地区,内蒙新疆吉林三省合占近八成。

绿氢产业的挑战是,如何实现“低电价+低投资+长时运行”降低LCOH?当前,风光电力与制氢耦合技术不成熟,工艺不成熟、经济性差、消纳难等问题困扰着绿氢项目的落地。风光装机潮下,绿电成本降低,叠加储能成本下降,绿氢项目投建将带动氢价下降。随着LCOH下降,应用场景将不断拓宽,短期内氢能商用车是绿氢应用的突破口。展望2060年,绿电制氢或成风光最大消纳渠道,化工与交通领域是绿氢主场。

电堆科技创始人/首席科学家占忠亮

电堆科技创始人/首席科学家占忠亮发表“新方向,生物天然气制绿氢:电解水耦合天然气制氢电堆”的主题演讲。电堆科技聚焦于研发固体氧化物制氢电堆产品,立志开发国产全自主知识产权的世界一流制氢电堆,并推动其产业化。公司今年6月发布了全球首款SOEC-CH₄电解水耦合天然气制氢电,SOEC-CH₄制氢电堆基于SOEC固体氧化物电解池技术,将生物天然气作为辅助气体接入电堆配合制氢,增加反应活性的同时,极大地降低反应电耗,在600℃的反应温度下产出高纯度H₂和易捕集的高纯度CO₂。这种制氢技术凭借制氢成本低(产出1标方H₂,消耗0.25标方CH₄和1度电)、小型化分布式即产即用、绿色环保的特点,为分布式、小规模的氢能应用场景提供了一个产业重构的可能性。电堆科技之所以选择这种技术路线,主要源于氢能的规模化应用存在三大难题:绿氢贵、产氢地与用氢地错位、应用场景单一。

随着分布式的用氢需求越来越多,在具有丰富、易获取的生物天然气的场景下,SOEC-CH₄技术将其转化为高纯度绿氢,可收获更高的经济附加值。SOEC-CH₄电堆配合BOP组成完整的制氢系统。电堆科技专注于提供电堆产品,诚邀有志之士,共同开发更高效、更低成本、更环保、更先进的小型化制氢设备。

天合元氢副总裁张秀岭

天合元氢副总裁张秀岭发表了“‘光储氢’一体化,协同优化LCOH”的主题演讲。他指出,氢能之所以在这两年发展得这么迅速,得益于新能源,尤其像光伏、风电等新能源度电成本的下降。现在行业内讨论的主要是两种制氢场景,一是光伏交流制氢系统,适合大规模集中式制氢场景;二是光伏直流制氢系统适合小规模分布式制氢场景。通过对比发现,氢能行业最主要的进程衡量标准就是LOCH(标准制氢成本),可以大概分为CAPEX和OPEX两部分。未来理想状态下的制氢成本可以下降到10块钱以下,主要影响因素有两个:一是度电成本;二是电解槽利用小时数。同时大型规模化制氢会走向离网的形式,需要光储氢的协同配合。

天合元氢推出了“光储氢” 一体化解决方案,最大化提高能源利用率和制氢设备小时数。主要是从四方面:一是高效的光伏组件降低LCOH;二是快速响应储能系统减少能量损耗;三是宽负荷制氢装备灵活适配波动电力;四是智慧能量管理系统筛选最优策略。天合元氢是一家具备光伏、储能、氢能三个产业的企业,有能力把“光储氢”一体化解决方案做到极致,以多产品线推动制氢技术革新。目前天合扬州数智化生产基地已完成主体建设,进入设备进场调试阶段,预计今年10月投产。

大陆制氢总工程师许卫

大陆制氢总工程师许卫发表了“大规模电解水制氢系统的机遇与挑战”的主题演讲。许卫表示,当前业界关注较多的是四种电解槽技术,包括了碱性电解水制氢、PEM、SOEC、AEM这四种技术,现阶段具备商业化的技术是碱性电解水制氢和PEM电解水制氢,由于PEM电解槽的成本居高不下,在一定的时间内,大规模制氢将以碱性电解槽为主。

大标方是碱性电解槽发展的方向,更大的电解设备会降低投资和运行成本,更有利于水电解设备的大规模应用。大陆制氢在2018年就推出来了1000标方的碱水槽。公司与其他6家单位共同承担了2021年的国家重点研发计划氢能专项1.3,目前在研发3000的碱性电解槽单槽,要做到在5000电密下,直流电耗是4.3度电。

绿氢产业发展面临的挑战从制造设备企业的角度来看,主要有三点:其一是成本,其二是标准,其三是法规。成本方面,制氢设备企业要持续研发高效、低成本的制氢设备,大规模生产对降低设备制造成本可起到更大的作用;标准方面,目前国内对于电解水制氢设备有6个国家标准,更多标准还在完善中;法规方面,更多的是突破电解水制氢在化工园区的政策限制,目前国内山东、河北、广东、吉林、内蒙、四川等多个地区出台了可在非化工园区制氢的利好政策。

北京电力设备总厂氢能事业部副总经理、中国能建氢能研究院筹备组成员尤清华

北京电力设备总厂氢能事业部副总经理、中国能建氢能研究院筹备组成员尤清华发表了“检验检测助力绿电制氢高质量发展”的主题演讲,他表示检验检测是氢能高质量发展的必然需求。随着氢能行业的发展,材料成本降低、设备能料提升、系统波动性适应性提升等都需要规范发展,氢能关键装备的检验检测就变得十分必要。

从检测标准体系方面来看,现有电制氢标准严重缺少,且先进性、适用性不足;无装备的检测、型式认证体系等。氢能领域急需开展国家质量基础设施NQI体系建设,建立标准化、专业化的测试台,制订、修订相关标准,推动第三方具有资质的检测检测认证,促进行业高质量发展。

氢能安全高质量的发展也需要行业的检验检测来促进规范化。中国能建在2022年1月25日,成立了中能建氢能源有限公司。拥有氢能完整产业链条,具备氢能装备及检验检测能力。目前中国能建旗下的北京电力是行业内唯一拥有CMA和CNAS检验检测资质认定的机构。目前中国能建正在建设20MW级碱性电解槽测试试验平台,可以和工程项目联网进行柔性动态的制氢试验、检测,氢气流量测试、校准,以及高纯氢气品质分析等。

氢羿能源创始人、董事长米万良博士

氢羿能源创始人、董事长米万良博士发表“大功率PEM电解槽关键技术开发”的主题演讲。他指出,电解水制氢多种技术路线快速发展,PEM制氢因为更适合风光储能等未来主要应用场景,在逐渐成为应用主流。目前中国距离欧洲PEM水平还有3年技术差距,现阶段PEM制氢有两大痛点:造价高、单槽规模小。大功率PEM电解槽的开发上,需要解决大面积膜电极、百片层级堆叠、密封、极板的流道均一性、设计标准(目前还没有统一标准)等方面问题。

氢羿能源针对PEM电解水制氢的痛点,攻克了包括核心催化材料、核心部件膜电极、极板处理以及大功率电解槽等关键技术,为大幅度降低电解槽成本、提升寿命奠定了基础。公司产品型号主要包括工业大型PEM电解水制氢电解槽(单槽产氢量10-300Nm³/h)、企用中型制氢机电解槽(0.5Nm³/h-10Nm³/h)及相应制氢配套BOP系统等几个系列,公司同时可为顾客提供风光发电、PEM电解水制氢、燃料电池发电等上下游技术整体解决方案。在绿氢的应用方向上,米万良博士指出,绿氢在钢铁冶炼、化学品制备、天然气掺烧、交通领域有较大增长空间。

力炻电极技术总监赵奇特

力炻电极技术总监赵奇特发表了“绿电波动性工况对碱性制氢电极材料的挑战与应对”的主题演讲。实际上绿电中风电和光伏还是有很大的差异,对于电极材料而言,风电电解槽应用材料解决材料电位波动/反复条件下的稳定性问题;光伏主要解决启动工况下,材料启停中的逆反电流的腐蚀问题。通过波动电流对电极材料的影响数据来看,稳定电流下镍作为阴极是稳定的,在波动条件下,至少作为阳极会发生腐蚀;铁无论作为阴极还是阳极,在动力学上存在着明显的腐蚀问题,电解液里到时候都会有铁离子的累积,需要对铁离子的问题做应对;贵金属中铂族金属作为阴极是稳定的。

目前可以通过涂层的方式来解决波动性、逆反的工况带来的腐蚀问题。因为铂族金属本身有比较高的交换电流密度,不需要追求比较大的比表面积,可以把涂层设计得更为致密,一方面有更好的结合力,另一方面涂层粗糙度小,有利于提升安全性,涂层的设计能力更强。国际上贵金属电极在制氢领域还是有不少的使用案例,包括NUCERA、NEL等都有使用贵金属电极的成功应用。

力炻电极贵金属电极的技术和团队来源可以追溯到1957年,力炻贵金属活性阴极对铁离子方面跟传统的逆电极有比较大的差异具备低析氢电位;直流析氢性能稳定,抗波动性能力强,逆反电流小;涂层结合力好,不需要活化;涂层可以根据实际应用条件差异化设计等优势。目前力炻电极拥有1500多平米的实验室,是工业电化学领域比较专业的实验室,欢迎行业朋友交流关注。

隆深氢能副总经理唐先广

隆深氢能副总经理唐先广发表了“PEM/AEM 制氢装备生产整线解决方案”的主题演讲。他对PEM和AEM电解槽,特别是膜电极制造工序中工艺难点和注意事项分别进行了专业解读。

PEM电解槽MEA在制备过程中,需要完成浆料制备、CCM制备、五合一制备、伺服热压伺服冷压、六/七合一制备和气密检测等关键步骤,在CCM制备环节,根据涂布方式的不同,有“喷涂+热压整平”、“狭缝涂布+平板转印”和“狭缝涂布+热辊转印”等不同的工艺路线可供选择。目前隆深的片材狭缝挤压涂布可以兼做AEM涂布,AEM电解槽生产线可完成实验室膜电极CCM制备,实现从裁切、涂布、平板转印、五合一、伺服热压到气密检测的全线生产。

现阶段,隆深氢能已建立了从质子交换膜、碳纸、膜电极到PEM电解槽堆叠的全链条的制造设备矩阵,具备小试/中试/整线设备交付能力。相关设备涉及质子交换膜核心设备、气体扩散层核心设备、MEA核心设备和PEM电解槽组装线等多个环节。为了让客户更直观的了解设备的性能,隆深氢能还完成了十万级洁净生产车间的建设,用于质子交换膜、膜电极等产品的试产验证,客户自带浆料等原材料可以免费体验制造过程。

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