此前，PEM電解水制氫設(shè)備因零部件國(guó)產(chǎn)化及成本高昂等難題發(fā)展規(guī)模受限。業(yè)界普遍認(rèn)為，當(dāng)前，PEM電解水制氫應(yīng)用場(chǎng)景迅速增加，技術(shù)不斷獲得突破，相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)受到更多重視，其經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)將迎來快速增長(zhǎng)期。

近日，威孚高科在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，公司質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫示范線已搭建完成，可用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。事實(shí)上，近半年來，吉電股份、陽光氫能、康明斯中國(guó)等企業(yè)相繼瞄準(zhǔn)PEM電解水制氫發(fā)展機(jī)遇，大力布局PEM電解槽核心材料及裝備，PEM電解水制氫設(shè)備發(fā)展提速。

■■企業(yè)紛紛加碼布局

目前，電解水制氫技術(shù)主要有堿性電解水、PEM電解水和固體氧化物電解水三類。近幾個(gè)月來，國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備需求迎來大幅上漲，PEM電解水制氫技術(shù)進(jìn)展迅速。目前，國(guó)內(nèi)有中科院大連化物研究所、中船重工集團(tuán)718研究所等單位開展相關(guān)技術(shù)研究，其設(shè)備訂單同比都有明顯增長(zhǎng)。

“堿性電解水制氫的投資成本較低，具有一定優(yōu)勢(shì)，目前應(yīng)用相對(duì)廣泛；固態(tài)氧化物SOEC制氫技術(shù)雖然本身有獨(dú)特領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，不過目前還處于實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)，離商業(yè)化應(yīng)用還有一段距離?！北本┖教靹?dòng)力研究所副所長(zhǎng)張彥軍強(qiáng)調(diào)，PEM電解水制氫技術(shù)可以快速啟停，能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，提高電力系統(tǒng)靈活性，正逐漸成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。

基于此，近幾個(gè)月來，PEM電解水制氫設(shè)備相關(guān)項(xiàng)目投運(yùn)消息不斷。今年2月，吉林電力股份有限公司全資子公司大安吉電綠氫能源有限公司投資建設(shè)的大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項(xiàng)目啟動(dòng)集中招標(biāo)，將安裝PEM電解水制氫設(shè)備50套，總制氫能力達(dá)46000Nm3/h。去年12月，中國(guó)石化首套自主研發(fā)的PEM兆瓦級(jí)電解水制氫裝置成功產(chǎn)出合格高純度氫氣，該項(xiàng)目可年產(chǎn)氫180噸。2022年11月，國(guó)富氫能簽署2000萬兆瓦級(jí)PEM電解槽訂單，計(jì)劃以此推動(dòng)大功率工業(yè)級(jí)PEM電解槽產(chǎn)品應(yīng)用及規(guī)?；l(fā)展。

山東賽克賽斯氫能源有限公司項(xiàng)目總監(jiān)黃方認(rèn)為：“氫能將是能源領(lǐng)域下一個(gè)顛覆性技術(shù)。未來，PEM電解設(shè)備市場(chǎng)是高度確定的十年百倍高增長(zhǎng)賽道。”

■■2030年成本將下降40%

此前，PEM電解水制氫成本問題一直困擾這一技術(shù)路線的發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，PEM電解水的投資體量是堿性電解水的5-10倍，PEM電解水成本投入也比堿性電解水至少多一倍。事實(shí)上，近年來，貴金屬催化劑成本過高、質(zhì)子交換膜國(guó)產(chǎn)化等問題均有顯著突破。

黃方表示，目前，業(yè)界比較關(guān)心的PEM電解水制氫成本高難題在于膜電極占總系統(tǒng)成本50%、質(zhì)子膜占10%、催化劑占40%。值得注意的是，業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)更多從催化劑方面做工作，一方面持續(xù)提升系統(tǒng)電流密度，另一方面加強(qiáng)催化劑的低負(fù)載與回收技術(shù)?！百|(zhì)子交換膜等核心材料國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程加速，可以降低50%的運(yùn)營(yíng)成本，總體來看，PEM電解水制氫成本有望持續(xù)下降。

《中國(guó)2030年“可再生氫100”發(fā)展路線》報(bào)告預(yù)計(jì)，2030年，我國(guó)電解槽累計(jì)裝機(jī)量至少需達(dá)100吉瓦，氫氣需求量將超4000萬噸，其中綠氫供給約為770萬噸，占比約20%。

“基于未來巨大的用氫總量，以及PEM電解水制氫占比，我們預(yù)計(jì)，到2030年，PEM電解水制氫市場(chǎng)規(guī)模大概能達(dá)到2500億元。與此同時(shí)，電耗占綠氫制造成本約70%，風(fēng)光發(fā)電發(fā)展疊加電改，未來電價(jià)將持續(xù)走低，將進(jìn)一步優(yōu)化綠氫成本。到2030年，預(yù)計(jì)PEM電解水制氫成本將下降40%左右。”黃方強(qiáng)調(diào)。

此外，綠氫定價(jià)機(jī)制對(duì)氫能健康有序發(fā)展也尤為關(guān)鍵?！俺送ㄟ^技術(shù)突破和規(guī)模化效應(yīng)降低制氫設(shè)備成本，健全完善碳稅政策法規(guī)體系也是實(shí)現(xiàn)制氫經(jīng)濟(jì)性不可或缺的一環(huán)。”黃方稱。

■■未來以堿性結(jié)合PEM設(shè)備為主

值得注意的是，可再生能源發(fā)電制氫尋求功率穩(wěn)定和波動(dòng)較小的技術(shù)路徑。堿性電解水設(shè)備單位造價(jià)低但開機(jī)速度慢，PEM電解水設(shè)備單位造價(jià)高但響應(yīng)速度快，業(yè)界普遍認(rèn)為，考慮到經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性，未來應(yīng)用方向應(yīng)以堿性設(shè)備結(jié)合PEM設(shè)備為主。

在應(yīng)用場(chǎng)景方面，張彥軍表示，隨著大比例可再生能源電力的接入，其波動(dòng)性、隨機(jī)性將給電網(wǎng)調(diào)峰帶來巨大壓力，源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化將有效解決消納、調(diào)峰問題。

“電解水制氫是實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化荷儲(chǔ)端自適應(yīng)調(diào)節(jié)的理想選擇。因?yàn)闅浼仁嵌文茉?，又具備低碳原料屬性?！睆垙┸娭赋觯瑥亩文茉唇嵌瓤?，可以?shí)現(xiàn)電氫雙向轉(zhuǎn)化，帶來靈活的能源存儲(chǔ)方式。另外，氫的低碳原料屬性可以部分替代化石能源，也可充當(dāng)化工燃料，成為實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對(duì)于吉瓦級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目，PEM與堿性電解水制氫的優(yōu)化組合是有效解決方案?！凹饶馨l(fā)揮堿性電解水制氫的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，又有PEM電解水制氫的快速響應(yīng)能力。”張彥軍表示，隨著大規(guī)模電解水制氫的突破，制氫成本會(huì)持續(xù)降低，帶來綠氫產(chǎn)能大幅度提升，為交通、工業(yè)等領(lǐng)域脫碳減排提供有力支撐。