為降低能耗和初始投資、提高裝備穩(wěn)定性及產(chǎn)氣量，行業(yè)正持續(xù)攻克大型電解水制氫設(shè)備技術(shù)、下探單位制氫成本，助推制氫設(shè)備提高能效和產(chǎn)品性能。單體電解槽大型化將成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

近日，隆基氫能、中國石油等企業(yè)相繼發(fā)布電解水制氫設(shè)備，其中，隆基氫能發(fā)布的單體3000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)電解槽是目前國內(nèi)首臺(tái)單體最大堿性電解槽。今年以來，上海電氣、雙良節(jié)能、天合元?dú)?、蘇氫氫能、宏澤科技、中電豐業(yè)紛紛發(fā)布2000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)電解槽產(chǎn)品，華光環(huán)能也已具備2000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)電解槽生產(chǎn)能力。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，為降低能耗和初始投資、提高裝備穩(wěn)定性及產(chǎn)氣量，行業(yè)正持續(xù)攻克大型電解水制氫設(shè)備技術(shù)、下探單位制氫成本，助推制氫設(shè)備提高能效和產(chǎn)品性能。單體電解槽大型化將成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

市場規(guī)模加速增長

近年來，我國電解水制氫產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，眾多行業(yè)龍頭企業(yè)都在積極布局電解水制氫板塊。在國內(nèi)市場，由于成本相對(duì)較低，技術(shù)較為成熟，堿性電解水制氫設(shè)備發(fā)展擁有廣闊前景。

天風(fēng)證券預(yù)計(jì)，到2025年，我國堿性電解槽市場規(guī)模有望達(dá)到153億元；2030年，堿性電解槽市場空間有望達(dá)到192億元，市場規(guī)模為2022年的11倍。國泰證券研究指出，截至今年上半年，我國電解槽總產(chǎn)能超過14吉瓦，其中堿性電解槽占比約94%。為實(shí)現(xiàn)綠氫加速放量，降本增效是當(dāng)前技術(shù)迭代的重心，電解槽向著高單體制氫量、低能耗的方向快速發(fā)展。

中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)副會(huì)長、秘書長張宇指出，當(dāng)前，我國氫能產(chǎn)業(yè)正在迅速崛起，國內(nèi)外綠氫需求的迅猛增長將推動(dòng)相關(guān)應(yīng)用發(fā)展，核心設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用市場正向我國轉(zhuǎn)移。同時(shí)，我國豐富的可再生能源也能支撐氫能應(yīng)用向多領(lǐng)域拓展，以綠氫為基礎(chǔ)的全球氫能產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈正在構(gòu)成。

市場前景可觀的背景下，近兩年來，多家廠商發(fā)布大型電解槽設(shè)備，訂單量開始增加。隆基綠能10月9日在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，截至2022年末，公司控股子公司隆基氫能電解槽產(chǎn)能達(dá)到1.5吉瓦，2023年上半年電解槽出貨17臺(tái)。今年6月，陽光電源在業(yè)績說明會(huì)上表示，公司電解槽產(chǎn)能達(dá)到1吉瓦，新廠房即將開建，投運(yùn)后產(chǎn)能預(yù)計(jì)將達(dá)3吉瓦。

設(shè)備大型化成趨勢

2021年，科技部發(fā)布的《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃》氫能技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)明確提出，開展額定產(chǎn)氫量超過3000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)的高效大功率堿水電解槽關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與裝備研制。

“在能源大發(fā)展趨勢下，制氫裝備大型化是必然趨勢。”同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心副主任張存滿表示，預(yù)計(jì)到2060年，我國綠氫總需求量將達(dá)1.3億噸，電解水制氫系統(tǒng)將以100兆瓦-1000兆瓦為主，制氫能力可達(dá)1萬噸/年-10萬噸/年?！皦A性電解水制氫要圍繞制氫裝備的成本、效率、壽命等方面展開技術(shù)攻關(guān)。設(shè)備大型化能夠帶動(dòng)降本增效，意味著在低能耗和高穩(wěn)定性條件下，可以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模綠氫生產(chǎn)?！?/p>

政策激勵(lì)和市場需求驅(qū)動(dòng)下，我國綠氫未來供不應(yīng)求的趨勢顯現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)制氫設(shè)備大型化、低成本、低能耗成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要共識(shí)。以我國西部地區(qū)光伏發(fā)電制氫項(xiàng)目為例，如果年產(chǎn)2萬噸綠氫大約需要52臺(tái)1000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)電解槽，那么將其替換成26臺(tái)2000標(biāo)準(zhǔn)立方米/時(shí)電解槽，以電價(jià)為0.2元/千瓦時(shí)計(jì)算，單位制氫成本可下降4.68%。

需要注意的是，大型化并非簡單把設(shè)備材料和尺寸放大。張存滿同時(shí)提醒，電解槽存在尺寸、重量、制造、成本等約束邊界效應(yīng)，與應(yīng)用模式和需求密切相關(guān)。比如，在關(guān)鍵技術(shù)方面，要重視氣液傳質(zhì)均衡設(shè)計(jì)與控制技術(shù)、大型電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、功率波動(dòng)適應(yīng)性關(guān)鍵技術(shù)等。

需持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新

在業(yè)內(nèi)人士看來，設(shè)備大型化是行業(yè)未來的重要趨勢，在此背景下，整套系統(tǒng)效率、設(shè)備穩(wěn)定可靠性、工藝材料投入等都是行業(yè)降本增效的關(guān)鍵，電解槽產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，是驅(qū)動(dòng)行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。

張存滿表示，裝備的大型化是能源行業(yè)必然趨勢，但是，大到什么程度是有邊界的。大型化本身是一個(gè)泛泛的概念和需求，其背后的重要支撐因素，無疑是技術(shù)創(chuàng)新。

吉電股份氫能業(yè)務(wù)總監(jiān)、氫能產(chǎn)業(yè)中心主任王憲民表示，電解水制氫裝備毫無疑問是氫能產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)品，它的發(fā)展趨勢就是裝機(jī)規(guī)?；?、單槽大型化、系統(tǒng)智能化。通過技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)降本增效，是推動(dòng)全國乃至全球氫能產(chǎn)業(yè)快速高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵舉措。

“隨著未來綠氫在更多領(lǐng)域的應(yīng)用，電解槽產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)都需要以新思維模式和理念持續(xù)迭代，無論是材料組件、流體結(jié)構(gòu)，還是制造工藝等都需要全面提升。”在張存滿看來，做電解槽產(chǎn)品研發(fā)，要立足現(xiàn)在面向新的應(yīng)用和市場需求，將產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品迭代和需求結(jié)合，有利于形成良性循環(huán)。

全國氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)主任馬林聰進(jìn)一步指出，不久前，國家發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的規(guī)劃綱要，對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展給出了明確指引?！斑@些標(biāo)準(zhǔn)落地有一個(gè)過程。電解槽在實(shí)現(xiàn)系列化、規(guī)?；⒋笮突彤a(chǎn)業(yè)化過程中，將反過來推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善。”