今年以來，氫能產(chǎn)業(yè)受到了前所未有的關(guān)注，山東、四川以及深圳、湖州、寧夏寧東基地等地紛紛發(fā)布或修訂了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持政策，涉及固定資產(chǎn)投資獎勵、可再生能源制氫裝備購置補(bǔ)助等多種類型，不少地方還提出了氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值發(fā)展目標(biāo)。
目前，綠氫產(chǎn)量在全球氫產(chǎn)量中占比還不足千分之一，掣肘因素包括技術(shù)成熟度、生產(chǎn)成本等。證券時報·e公司報道小組采訪過程中了解到，電費是水電解制氫的主要成本，在目前電價水平下，制氫成本仍較高。為此，業(yè)內(nèi)提出將降低核心裝備制造成本及推動電價下行作為主攻方向。作為氫能產(chǎn)業(yè)源頭，上游制氫環(huán)節(jié)成為各方參與者角逐的重要戰(zhàn)場，特別是在以電力運(yùn)營商、大型化工集團(tuán)為代表的央企國企強(qiáng)力拉動下，綠氫制取項目正大規(guī)模上馬。與此同時，在制氫核心裝備領(lǐng)域，民營企業(yè)則與央企國企同臺競技。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，由于國內(nèi)制氫項目進(jìn)展很快，市場將倒逼國產(chǎn)制氫裝備技術(shù)快速進(jìn)步，縮小與國際同行的差距，并降低成本。預(yù)測到2025年年底，綠氫產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望變得更加清晰。
綠氫制取央企國企挑大梁證券時報記者從中國石油獲悉，今年3月，中國石油第一個規(guī)模化可再生能源制氫項目制氫裝置在玉門油田投產(chǎn)，所制氫氣純度達(dá)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(yè)，實現(xiàn)了從生產(chǎn)到利用的全流程貫通。該項目年產(chǎn)氫能力達(dá)2100噸。
玉門油田可再生能源制氫示范項目于2023年8月開工。據(jù)介紹，該項目配套的光伏發(fā)電項目預(yù)計于今年年中投運(yùn)，將探索出一條風(fēng)光電與綠氫產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的路徑。中國石油正推進(jìn)多個制氫項目，包括鄂爾多斯蘇里格300萬千瓦“風(fēng)光氣儲氫”一體化示范項目等。
事實上，央企國企對氫能發(fā)展定下了雄心勃勃的目標(biāo)。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(biāo)。
以中國石化為例，2021年，該公司推出了首個萬噸級光伏制綠氫示范項目，即新疆庫車綠氫示范項目，2023年8月，該項目全面投產(chǎn)。
今年，中國石化又公布了烏蘭察布10萬噸/年風(fēng)光制氫一體化示范項目等。
2023年6月，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗納日松光伏制氫產(chǎn)業(yè)示范項目成功制取第一方氫氣。該項目由三峽新能源與滿世投資集團(tuán)有限公司合資建設(shè)，是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一批風(fēng)光制氫一體化示范項目之一。
新天綠能則是地方國企引領(lǐng)制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的代表之一。公司旗下沽源風(fēng)電制氫示范項目是當(dāng)時全球首個兆瓦級規(guī)模的風(fēng)電制氫項目，由公司與德國邁克菲合作建設(shè)。主要側(cè)重開發(fā)風(fēng)電制氫耦合能源管理系統(tǒng)和優(yōu)化現(xiàn)場運(yùn)行方案，解決風(fēng)電制氫過程中集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制、不穩(wěn)定電能和制氫工藝的自適應(yīng)等問題。
新天綠能崇禮風(fēng)光耦合制氫綜合利用示范項目主要側(cè)重于全面掌握“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)的離網(wǎng)型風(fēng)光儲制氫微電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)及裝備研發(fā)，項目的研發(fā)可解決大規(guī)模風(fēng)光儲互補(bǔ)高效、可靠、穩(wěn)定、低成本制氫等關(guān)鍵技術(shù)難題。
談及未來新項目規(guī)劃，新天綠能負(fù)責(zé)人告訴記者，公司計劃在綠氫應(yīng)用場景上進(jìn)行探索，比如，為解決綠氫的消納開展純氫長輸管道的研究建設(shè)，以及綠氫下游合成綠氨、綠色甲醇的深入開發(fā)；同時，在可再生能源合成綠氫上深入研究，通過研究孤島運(yùn)行下隨“源”端功率波動的“荷”端自適應(yīng)跟隨控制技術(shù)，將風(fēng)電制氫有機(jī)結(jié)合，在風(fēng)電機(jī)組附近就近制氫。
“我們看到，央企國企都動起來了，在氫能上的投入力度極大，覆蓋范圍也很廣。”未勢能源負(fù)責(zé)人接受記者采訪時表示，相比之下，鋰電發(fā)展初期，較少有央企國企大規(guī)模參與投資、建設(shè)與研發(fā)。
記者注意到，制氫項目火熱建設(shè)的同時，制氫裝備招標(biāo)也如火如荼。近日，大唐多倫15萬千瓦風(fēng)光制氫一體化示范項目(制氫)水電解制氫成套設(shè)備招標(biāo)結(jié)果公示，該項目是大唐集團(tuán)首個綠氫重點示范項目，此次招標(biāo)涉及電解槽及其相關(guān)設(shè)備。
而在2023年，也有多個規(guī)?；娊獠壅袠?biāo)項目出現(xiàn)，包括鄂托克前旗上海廟經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)深能北方光伏制氫項目、國能寧東可再生氫碳減排示范區(qū)一期項目、國電投大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目、大連市潔凈能源集團(tuán)海水制氫一體化項目等。
縮小制氫裝備技術(shù)差距 綠氫制取離不開制氫電源、電解槽等核心裝備。央企國企主導(dǎo)了綠氫制取項目的開發(fā)，而在制氫裝備方面，則形成了民企與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，公司基于柔性組網(wǎng)、電力電子、能量管理等六大核心技術(shù)，聚焦PWM制氫電源、電解水制氫設(shè)備、智慧氫能管理系統(tǒng)三大核心設(shè)備，率先在業(yè)內(nèi)推出可再生能源柔性制氫系統(tǒng)解決方案。
“該系統(tǒng)不同于業(yè)內(nèi)晶閘管電源與一般電解槽設(shè)備，它具備更高的功率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度，更低的電壓紋波、直流電耗，是一站式柔性制氫解決方案，能夠充分適應(yīng)新能源功率快速波動和間歇特性，已在國內(nèi)外多地大型風(fēng)光制氫項目中廣泛應(yīng)用。”彭超才表示。
中國石油在制氫裝備上的布局也十分積極，2023年5月，中國石油1200標(biāo)方堿性水制氫電解槽在寶雞下線。
今年3月，中國石油寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司氫能裝備技術(shù)研發(fā)制造基地建設(shè)項目獲備案。該項目擬投資3.5億元，計劃今年10月開工，建設(shè)內(nèi)容包括電解水制氫裝備加工、焊接、組裝和測試，以及倉儲車間等，建成后將具備年產(chǎn)水電解制氫成套設(shè)備200臺套的能力。
新天綠能負(fù)責(zé)人向證券時報記者表示，公司充分利用產(chǎn)業(yè)、資金、技術(shù)、人才和管理多重優(yōu)勢，全面加強(qiáng)氫能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，提升未來產(chǎn)業(yè)核心競爭力；并承擔(dān)了孤島模式的風(fēng)電-質(zhì)子交換膜（PEM）純水電解制氫集成關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范等科研任務(wù)。
航天工程是央企航天科技集團(tuán)下屬企業(yè)，公司在綠氫核心裝備方面已經(jīng)實現(xiàn)了堿性和純水兩個系列化產(chǎn)品的落地，其中1000型堿性電解制氫系統(tǒng)已經(jīng)通過了氫能領(lǐng)跑者現(xiàn)場見證，取得了中國質(zhì)量認(rèn)證中心節(jié)能認(rèn)證2級能效；首臺套PEM電解制氫系統(tǒng)完成了中試性能試驗，萬安電密下的直流電耗為3.98度，小室電壓一致性97.5%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
據(jù)航天工程負(fù)責(zé)人介紹，公司的電解制氫技術(shù)策源于載人航天環(huán)境控制與生命保障技術(shù)，其中用于為宇航員供氧的一套PEM系統(tǒng)已服役3萬多小時。
值得一提的是，近日，航天工程首臺套工業(yè)氫深度純化和痕量除雜裝置中試成功。這也意味著，繼大型堿性電解制氫裝置和工業(yè)級質(zhì)子交換膜電解制氫裝置之后，該公司氫能技術(shù)核心矩陣再次擴(kuò)展，增添了一個新的重量級成員。
不過，制氫裝備領(lǐng)域眾多企業(yè)入局，不僅存在魚龍混雜的現(xiàn)象，也令人產(chǎn)生制氫裝備門檻是否不高的疑問。對此，彭超才認(rèn)為，在“雙碳”目標(biāo)背景下，氫能作為“終極”能源，得到政府、央企、上市能源企業(yè)等前所未有的重視，更是吸引了眾多企業(yè)先后入局，但這并不意味著行業(yè)門檻不高。
“雖然堿性電解槽技術(shù)相對成熟，但是在當(dāng)前可再生能源大規(guī)模制氫的情況下，技術(shù)上面臨新的挑戰(zhàn)，缺少項目實踐驗證，真正能夠具備電氫耦合技術(shù)研發(fā)實力、新能源項目經(jīng)驗的企業(yè)并不多。”彭超才表示。
據(jù)未勢能源負(fù)責(zé)人介紹，相較國際同行，國內(nèi)制氫裝備企業(yè)在堿性電解槽產(chǎn)品上已經(jīng)積累了較多經(jīng)驗，產(chǎn)品力也很好；但在質(zhì)子交換膜方向，驗證輪次、驗證時長等方面，國內(nèi)企業(yè)與國際上還存在差距，“這一差距也在快速補(bǔ)足，因為國內(nèi)制氫項目進(jìn)展很快，這是通過市場倒逼技術(shù)進(jìn)步的好機(jī)會”。
彭超才告訴記者，制氫裝備企業(yè)目前研發(fā)升級的主要方向，是通過提升電流密度、提高小室反應(yīng)面積、增加小室數(shù)量等技術(shù)的改進(jìn)，向大型化方向發(fā)展。不過，他對當(dāng)前只追求簡單把產(chǎn)品放大的做法持保留態(tài)度，“大型化不是簡單地把產(chǎn)品做大，要在產(chǎn)品做大的同時確保產(chǎn)品性能提升。我們認(rèn)為，目前趨勢是向著規(guī)?；较虬l(fā)展，而無論是大型化還是模塊化，最終還是需要根據(jù)項目因地制宜選擇”。
成本及綠電波動性難題待解 “雙碳”目標(biāo)的提出為綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強(qiáng)勁動力，但不可否認(rèn)的是，目前綠氫占比很低，工業(yè)副產(chǎn)氫仍是最主流的制氫方式。造成這一局面的因素，涉及不同技術(shù)路線的成熟度以及成本差異。
新天綠能負(fù)責(zé)人向記者提供的數(shù)據(jù)顯示，目前，全球氫氣主要來自化石能源制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫，綠氫占比僅0.4‰。“中國是世界上最大的氫能生產(chǎn)和消費國，但綠氫僅占中國氫氣總產(chǎn)量不到1%，成本高是制約綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。”
記者從中國旭陽集團(tuán)了解到，公司的高純氫生產(chǎn)工藝目前主要為工業(yè)副產(chǎn)。據(jù)介紹，隨著2022年定州二期高純氫制備項目投產(chǎn)、2024年呼和浩特高純氫項目投產(chǎn)，該公司已具備4條氫氣生產(chǎn)線，產(chǎn)能26萬標(biāo)立方米/天（24噸/天），成為全國第五、京津冀最大的氫氣供應(yīng)商。
“工業(yè)副產(chǎn)氫為氫能綠色轉(zhuǎn)型過渡方案，電解水制氫現(xiàn)階段成本較高，難以大規(guī)模應(yīng)用，工業(yè)副產(chǎn)氫短期內(nèi)兼具規(guī)模、成本和降碳優(yōu)勢。”中國旭陽集團(tuán)氫能公司負(fù)責(zé)人表示，公司的氫氣生產(chǎn)工藝為甲醇馳放氣提純制氫，屬于工業(yè)副產(chǎn)氫，是目前所有制氫方式中成本最低的；規(guī)?；a(chǎn)和供應(yīng)也在一定程度上降低了生產(chǎn)成本。
此外，該公司氫源為焦?fàn)t煤氣資源再利用，甲醇、氫氣、氨三種產(chǎn)品聯(lián)動生產(chǎn)，總體產(chǎn)品附加值彈性可調(diào)，能夠以最優(yōu)市場價格和成本進(jìn)行調(diào)度生產(chǎn)。
化石能源制氫是目前成熟、主流的制氫方式，受訪對象并不否認(rèn)這一事實，但并不意味著綠氫沒有市場。
新天綠能負(fù)責(zé)人認(rèn)為，化石能源制氫會排放大量的二氧化碳以及其他大氣污染物，與發(fā)展綠色氫能的初衷相悖。“目前，我國綠氫與傳統(tǒng)灰氫相比，在經(jīng)濟(jì)性方面的競爭力仍有一定差距，這是限制綠色制氫大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要原因。而且綠色制氫技術(shù)與新能源波動性不匹配、PEM電解技術(shù)成熟度不高也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的問題。”
在彭超才看來，隨著日益增長的碳減排需求，氫的綠色制取技術(shù)受到廣泛重視，利用可再生能源進(jìn)行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放最低的工藝，是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能供應(yīng)方式。
彭超才向記者提供的數(shù)據(jù)顯示，電解水制氫成本對電價極為敏感，以國內(nèi)堿性電解槽制氫系統(tǒng)進(jìn)行測算，在電價為0.35元~0.4元/度時，制氫成本為21元~25元/千克。隨著清潔能源發(fā)電成本不斷下降，若電價降至0.25元/度，電解制氫成本將下降到15元/千克，接近目前化石能源制氫成本，將逐漸成為主流制氫方式。
如何推動電解水制氫成本下降，航天工程負(fù)責(zé)人也提出，應(yīng)主要從兩方面下功夫：一是降低核心裝備制造成本，這需要擴(kuò)大行業(yè)規(guī)模來驅(qū)動；二是推動電價下行。
綠氫制取過程還有一個問題需要解決，即克服綠電的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)電氫耦合、穩(wěn)定輸出。彭超才告訴記者，在可再生能源制氫場景下，從前端的能量來源，到后端的應(yīng)用場景，都對電解水制氫系統(tǒng)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(fā)布了“可再生能源柔性制氫系統(tǒng)解決方案”。
彭超才介紹，“柔性制氫”主要是瞄準(zhǔn)行業(yè)存在的幾個難點。一方面，由于風(fēng)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(xù)性的特點，柔性制氫系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種變化，實現(xiàn)“荷隨源動”。另一方面，在可再生能源發(fā)電量波動的情況下，傳統(tǒng)的制氫設(shè)備無法保持穩(wěn)定運(yùn)行。而陽光氫能的柔性制氫系統(tǒng)能夠在較寬的功率范圍內(nèi)（如30%的功率）穩(wěn)定運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。此外，通過柔性組網(wǎng)、電力電子技術(shù)和能量管理系統(tǒng)，柔性制氫系統(tǒng)能夠更好地融入電網(wǎng)，減少對電網(wǎng)的沖擊，對電網(wǎng)更加友好。
產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏愈加清晰 記者注意到，隨著氫能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，制氫環(huán)節(jié)相關(guān)廠商業(yè)績近年來都明顯增長。以隆基氫能為例，2023年，公司持續(xù)加大氫能業(yè)務(wù)的培育力度，在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)能建設(shè)和市場拓展方面均取得了階段性進(jìn)步，當(dāng)年實現(xiàn)營業(yè)收入超過1億元。此外，截至2023年末，公司已建成電解槽產(chǎn)能2.5GW，堿性電解槽技術(shù)水平和產(chǎn)能規(guī)模在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
2021年以來旭陽氫能板塊高速發(fā)展，氫氣銷量及氫能業(yè)務(wù)收入呈指數(shù)級增長。2023年，公司實現(xiàn)氫氣銷量930萬方，同比增長2.36倍；氫能業(yè)務(wù)收入由2021年的2110萬元，增加至去年的6400萬元，綜合盈利能力不斷加強(qiáng)。
彭超才從招標(biāo)量的角度分析了行業(yè)的成長性。據(jù)他介紹，2023年國內(nèi)電解槽招標(biāo)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于2022年，今年的招標(biāo)將主要集中在下半年，且規(guī)模非常大。為此，陽光氫能也在擴(kuò)充自身產(chǎn)能，旗下的智能制造中心二期工程正在加緊建設(shè)，計劃7月投產(chǎn)，屆時園區(qū)產(chǎn)能將達(dá)到3GW。
“陽光氫能國內(nèi)外訂單增長迅猛，對公司產(chǎn)能提出了更高的要求。未來，我們將進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能，拓展海內(nèi)外業(yè)務(wù)，推動產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化生產(chǎn)，滿足快速發(fā)展的氫能市場。”彭超才特別提到，雖然行業(yè)玩家越來越多，但高性能、高質(zhì)量的制氫裝備產(chǎn)能仍然不足。
關(guān)于綠氫產(chǎn)業(yè)化節(jié)點何時到來，多位受訪對象也分享了觀點。新天綠能負(fù)責(zé)人認(rèn)為，未來5至10年，新疆、內(nèi)蒙古、甘肅以及河北省壩上地區(qū)綠電制氫度電成本有望降低至0.1元以下，綠氫生產(chǎn)成本有望降低至0.5元/立方米，低于工業(yè)副產(chǎn)氫成本，屆時，綠氫將廣泛應(yīng)用于航空航天、制藥、能源化工、鋼鐵冶金、電子電力、光伏組件、食品等領(lǐng)域，在燃料電池交通、發(fā)電、儲能等領(lǐng)域也具有巨大潛力。
隆基綠能在近期的調(diào)研中回應(yīng)了關(guān)于綠氫產(chǎn)業(yè)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(fā)的時間點。不過，公司也提出，全球范圍內(nèi)已有大量示范性項目在推進(jìn)和開展，對氫、氨、醇的長期需求也在逐漸顯現(xiàn)，如航運(yùn)業(yè)已經(jīng)需要綠氨、綠醇的長期供應(yīng)。
根據(jù)隆基綠能的判斷，這些先發(fā)市場會拉動上游需求進(jìn)一步發(fā)展。“這些市場在什么時間點能夠爆發(fā)不好判斷，預(yù)估在2025年底，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程可能會更加清晰。”
一項不完全統(tǒng)計顯示，截至2023年10月，新簽約電解水制氫項目41個，開工在建項目41個，投產(chǎn)項目8個。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，由于電解水制氫項目從備案到投產(chǎn)建設(shè)周期為1~3年，因此，2025年后我國電解水制氫供給有望大幅增加。
在采訪中，彭超才還特別提到了海外制氫市場的情況。據(jù)介紹，陽光氫能在中東、歐洲、澳大利亞等海外市場均已布局，與中東、歐洲的一些重要客戶正在共同推進(jìn)當(dāng)?shù)氐男履茉粗茪漤椖俊?ldquo;隨著全球?qū)η鍧嵞茉春蜏p少碳排放的關(guān)注度提高，海外制氫項目的規(guī)模正在從兆瓦級別向百兆瓦級別轉(zhuǎn)變，對更大規(guī)模可再生能源和電解水裝置的需求在增加，特別是在工業(yè)用途和綠氫生產(chǎn)方面。”
水電水利規(guī)劃設(shè)計總院的預(yù)測顯示，綠色氫基能源未來主要用途集中在工業(yè)、交通、電力、建筑四大領(lǐng)域。根據(jù)該院研究，未來我國的綠氫需求量穩(wěn)步上升，2030年、2040年、2050年和2060年綠氫需求量將分別達(dá)到2300萬噸、6900萬噸、9100萬噸、1.2億噸。
當(dāng)然，在推動制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，還有一些行業(yè)政策與規(guī)范需要進(jìn)一步完善。航天工程負(fù)責(zé)人向記者表示，行業(yè)內(nèi)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系，這一現(xiàn)狀制約了氫能產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展步伐；在資金投入方面，氫能產(chǎn)業(yè)目前正處于資本高度密集的發(fā)展階段，特征是投資回報周期較長，且面臨商業(yè)化投資和融資渠道相對稀缺的問題。
“作為企業(yè)，我們希望政府和行業(yè)層面能夠在政策制定方面出臺有利于氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，包括稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼、配額制度等。資金支持方面提供財政資助或低息貸款，推動技術(shù)創(chuàng)新和示范驗證。制定統(tǒng)一的氫能技術(shù)和安全標(biāo)準(zhǔn)，確保行業(yè)的健康發(fā)展。”航天工程該負(fù)責(zé)人說。
目前，綠氫產(chǎn)量在全球氫產(chǎn)量中占比還不足千分之一，掣肘因素包括技術(shù)成熟度、生產(chǎn)成本等。證券時報·e公司報道小組采訪過程中了解到，電費是水電解制氫的主要成本，在目前電價水平下，制氫成本仍較高。為此，業(yè)內(nèi)提出將降低核心裝備制造成本及推動電價下行作為主攻方向。
綠氫制取央企國企挑大梁
