“綠氫”帶火了電解槽
來源：中國能源報 2021-09-08
8月28日，隆基股份與中國化學華陸工程科技有限責任公司簽署了戰略合作框架協議及10萬千瓦電解水制氫設備采購合同，引發業內關注。電解水制氫是重要的制取綠氫的方法，在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發生電化學反應，即可分解成氫氣和氧氣，整個過程可實現零排放。
電解水制氫規模的提升，使電解槽市場迅速增長。中國氫能產業協會數據顯示，上半年，我國氫氣產量同比去年增加了 25%，其中利用新能源制氫的比例同比提高了30%。彭博新能源財經在最新的氫能市場展望中預測，由于我國上半年氫氣產量的驚人增長，電解槽市場今年將翻一番，到2022年將翻四倍，達到180萬千瓦以上，并且預計中國將占全球電解槽裝機容量的60%-63%。
市場需求擴大
“目前，電解槽市場非常火爆，處于供不應求的狀態。”國內一家電解槽供應商對記者表示。該供應商認為，氫能產業利好政策頻出，讓產業鏈中重要的制氫端成為投資熱點，而碳達峰、碳中和目標的提出，更是讓綠氫成為減碳脫碳的重要途徑。
“2020年，綠氫成為多國首選的未來綠色燃料，多國宣布重金投資氫能產業，總額超過1500億美元、超過7000萬千瓦的綠氫項目正在開發之中。水電解制氫技術作為制取氫氣的重要方法，尤其利用可再生能源電解制氫是目前規模化制取綠氫的唯一方法，具有廣闊的市場前景。”一位制氫設備技術專家對記者表示。
“事實上，除了氫燃料電池等氫能交通領域，氫氣應用端還包括將氫氣作為化工原料投入到化工生產中、或作為還原劑進行氫能冶金等。碳達峰、碳中和目標的提出，讓越來越多的大型能源企業開始將目光投向氫氣，大舉布局制氫產業線，主動利用可再生能源發電制氫，替代煤化工制氫、天然氣裂解制氫等傳統制氫方式，以降低二氧化碳排放。”中國船舶集團有限公司第七一八研究所高級工程師李海鵬指出。
與此同時，氫能產業利好政策不斷釋放，產業發展勢頭火熱，甚至出現企業“沾氫即火”現象。李海鵬說：“隨著可再生能源發電成本越來越低，制氫經濟性亦初步顯現。多重因素影響下，制氫端獲得更多重視，氫氣需求飆升，電解槽這樣的制氫設備市場需求進一步擴大。”
成本不斷下降
據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預測，到2050年，氫能在中國能源體系中的占比約為10%，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，吸引多家企業大舉布局可再生能源電解水制氫產線。
“我國發展綠氫具備良好的資源稟賦，隨著碳排放成本的提高和可再生能源制氫技術進步與規模擴大，其發電成本越來越具有競爭力。同時，我國擁有強大的基礎設施建設能力，為發展綠氫提供了得天獨厚的優勢。”上述專家表示。
今年4月，傳統石化能源企業寶豐能源發布公告稱，為實現綠色低碳發展，該公司將太陽能發電所制取的綠氫用于化工生產，以實現新能源替代化石能源，減少煤炭消耗和二氧化碳排放，并大舉布局電解水制氫裝置。光伏巨頭隆基也宣布進軍氫能產業，大力發展光伏制氫。
萬聯證券指出，由于電費占整個水電解制氫生產費用的80%左右，因此水電解制氫成本的關鍵在于耗能問題。對此，上述專家表示，水電解制取氫氣的成本包括設備制造成本和運行過程中的電費，前期投入成本主要是水電解制氫設備的制造成本，隨著電解槽關鍵技術的不斷成熟，能耗和設備價格也將不斷下降，可直接改善水電解制氫的成本。
“電解槽設備成本隨著技術進步和規模化，將在2030年前下降60%-80%，其制氫系統的耗電量和運維成本也將隨之降低。”上述專家表示，隨著可再生能源發電成本的降低，5-10年內，電解水制氫成本將降至20元/千克以內，具備經濟性。按照目前碳配額試行市場40元/噸的交易價格計算，煤制氫需要增加0.1元/立方米的氫氣碳配額成本。因此，當碳配額交易價格達到200元/噸時，綠氫成本將和灰氫持平。
儲運仍是難題
“我國可再生能源資源中心與負荷中心呈逆向分布，國內缺乏低成本的高密度儲運技術，進而限制了我國豐富的可再生能源制氫潛力。”上述專家坦言，氫的儲存和運輸高度依賴技術進步和基礎設施建設，是產業發展的難點。國內以高壓氣態儲氫為主，相較于低溫液態儲氫，高壓氣態儲氫在長距離運輸上十分不具有優勢，因此大力發展液氫技術和輸氫管道等裝備具有重要的意義。
根據國網能源研究院數據，2019年我國陸上風電度電成本約0.315-0.565元/千瓦時，且在未來仍有一定的下降空間，預計到2025年度電成本在0.245-0.512元/每千瓦時。基于此，上述專家補充稱，就地制氫也是解決長距離運輸的一種重要方式，我國用氫主要集中在東南沿海，利用海上可再生能源制氫是一種很有前景的制氫技術路徑，同時也可避免氫氣長距離運輸。
“市場熱的現狀下，冷思考必不可少。”李海鵬提醒稱，對制氫端而言，電解槽作為化工類設備，工況復雜，涉及到電化學、機械、化工等專業領域，因此不能僅僅依賴需求增長，而應繼續深耕技術，才能實現電解槽設備的大規模技術進步。
