近日，北京市大興區(qū)首個“光伏微網(wǎng)DC-DC直接制氫”項目在大興國際氫能產(chǎn)業(yè)園完成電解槽集群全系統(tǒng)聯(lián)動試運(yùn)行，并通過了北京市科學(xué)技術(shù)委員會的現(xiàn)場見證與專項驗收。

項目采用“堿性+PEM”矩陣式配置方式制氫，依托航天工程自主研制的堿性電解制氫系統(tǒng)和PEM電解制氫系統(tǒng)，實現(xiàn)了純水電解和堿性電解兩種技術(shù)路線的協(xié)同應(yīng)用，在保障安全的同時，兼顧系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性和高效靈活性。

近兩年，國內(nèi)綠氫項目集中爆發(fā)，項目的技術(shù)路線也在走向多元化。但盡管如此，堿性電解水制氫技術(shù)仍然是目前最具經(jīng)濟(jì)性的制氫技術(shù)路線，國內(nèi)綠氫項目中有幾乎近80%的項目選擇了堿性電解槽制氫。

然而，隨著堿性電解槽在綠氫項目運(yùn)行過程中暴露出運(yùn)行不穩(wěn)定、雜質(zhì)較多等缺點，眾多項目業(yè)主單位也開始考慮PEM電解槽，而為了項目整體的經(jīng)濟(jì)效益，“堿性+PEM”便開始被越來越多的綠氫項目所推崇。

對于當(dāng)下的綠氫項目而言，堿性電解+PEM電解具備極大優(yōu)勢。

在技術(shù)互補(bǔ)性方面，堿性電解槽負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為20%-100%，適用于穩(wěn)定的電力供應(yīng)，但不適合快速啟動和停止，但PEM電解槽負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍更大，可達(dá)0%-120%，適合快速啟動和停止，適應(yīng)可再生能源的間歇性和周期性。對于大型風(fēng)光制氫項目來說，風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電都是比較不穩(wěn)定的，PEM電解槽極大地解決了這方面的困擾。

在成本效益方面，一套堿性電解槽系統(tǒng)的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一套PEM電解槽系統(tǒng)價格，目前國內(nèi)一整套1000標(biāo)方堿性電解槽系統(tǒng)（包含氣液分離和純化系統(tǒng)）最低價格已經(jīng)達(dá)到了450萬元左右，而一整套1000標(biāo)方PEM電解槽系統(tǒng)（包含BOP系統(tǒng)）最低價格也在1000萬元左右。目前國內(nèi)大型風(fēng)光制氫項目投資額大概在50億以上，項目所用制氫設(shè)備大概將達(dá)到15000標(biāo)方以上，若是采用“堿性+PEM”兩種電解槽，項目在制氫設(shè)備上的成本投入可更具經(jīng)濟(jì)性。

在2023年之前，國內(nèi)90%的風(fēng)光制氫項目都是堿水制氫的技術(shù)路線，尤其是在超100MW的大規(guī)模綠氫項目中，究其原因，是為了項目的整體經(jīng)濟(jì)性。但隨著PEM電解槽成本的進(jìn)一步下降，大型風(fēng)光制氫項目也開始青睞于PEM電解槽，著眼于項目長期的經(jīng)濟(jì)性收益。

目前，國電投大安風(fēng)光制氫一體化項目、華電達(dá)茂旗20萬千瓦綠氫示范項目以及中能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園項目是國內(nèi)應(yīng)用“堿性+PEM”兩種技術(shù)路線的大型綠氫項目。

可以發(fā)現(xiàn)，3個項目仍以堿性電解槽為主，大安項目PEM電解槽占比稍高，在22%。

基于技術(shù)成熟情況，堿性電解槽在國內(nèi)具有更明顯的成本優(yōu)勢。但堿性電解槽對電力穩(wěn)定性較高，不適用于風(fēng)光等間歇性電能，更實用于電網(wǎng)電解制氫。而PEM電解槽風(fēng)光耦合能力更強(qiáng)，冷啟動時間、響應(yīng)速率、負(fù)荷范圍分別為20-30分鐘、秒級、5-125%，均優(yōu)于堿性電解槽的1-2小時、數(shù)十秒級、30-100%，故更適配風(fēng)光發(fā)電的波動性。

隨著PEM設(shè)備的降本，堿性+PEM協(xié)同制氫是未來的發(fā)展趨勢，有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)用電成本為0.3元/度時，50%堿性+50%PEM的成本與100%堿性的成本相當(dāng)，且在成本不變的狀態(tài)下加強(qiáng)了風(fēng)光耦合，提高了制氫效率。