8月24日,2023第三屆中國綠氫與應用發展論壇在內蒙古鄂爾多斯正式召開。
會議探討中國綠氫產業發展現狀、技術進展、應用案例以及未來發展前景等多個議題,來自氫能產業上下游100多位專家代表共聚一堂。
會議由國合洲際能源咨詢院院長、中國氫能100人論壇執行主席王進主持,中國氫能100人論壇秘書長、世紀新能源網總編張松致辭。
張松表示,當前,我國綠氫產業發展正處在初期階段,隨著風電光伏裝機規模壯大、可再生能源電力成本持續下降、電解水制氫技術不斷進步,可再生能源電解水制氫呈現快速發展態勢。同時,要完善綠氫政策體系、建構綠氫產業輿論環境、促進中下游用氫場景,為綠氫產業良性發展做出必要努力。
輸氫管道用管材選用技術探討
中國石油天然氣管道工程有限公司高級工程師鐘桂香表示,我國氫能源主要分布在煉化企業集中、風光發電資源豐富的西北、中西部地區,消費市場則主要集中在東部地區,與油氣資源分布格局類似,呈現出資源與市場錯位分布的特點,因此氫能的運輸將是未來氫能利用中最為關鍵的環節。輸氫管道面臨的最本質的風險就是氫脆,相同環境(壓力、純度等)下,管線承受的應力越大,疲勞壽命越低,通過降低承受載荷、增加壁厚可以提高氫環境中管線鋼疲勞壽命。
可再生能源柔性制氫解決方案
陽光氫能科技有限公司解決方案總監張敏表示,氫能作為一種理想的清潔能源,是實現碳中和路徑的重要抓手;氫能產業發展的三大核心驅動因素是深度脫碳、能源安全、經濟增長。如何真正實現綠電制取綠氫?綠電制取綠氫不是可再生能源與電解槽的簡單結合,而是電氫的深度耦合。陽光氫能專注可再生能源柔性制氫解決方案,基于五大核心技術,三大核心設備,實現制氫系統與風,光,儲,網等多種能源形式及多種應用場景的柔性融合,構建靈活、高效、友好的綠電制氫系統。目前,已應用到大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目、鄂爾多斯市上海廟經濟開發區光伏制氫項目等眾多綠氫項目之中。
綠色氫氣,禾望綜合電源轉換解決方案
禾望電氣氫能售前解決方案總監呂永剛介紹可再生能源制氫模式中的并網模式和離網模式,在并網模式下,風電場/光伏電廠發電,直接在風電場內制氫;而在離網模式下,場內交流制氫和場內直流制氫,對協同控制系統要求高。呂永剛介紹,禾望氫能一體化解決方案具有多種優勢,功能強大,具備功率調節功能以及無功調壓等能力。
低碳冶金的能源視角
寶武清能公司氫能技術總監饒文濤博士表示,在全球極端天氣頻繁出現的今天,中國提出“2023年前二氧化碳排放量達峰,2060年實現碳中和”的莊嚴承諾,國家頂層設計規劃頻頻提及氫能。隨著國家雙碳政策的頒布,綠氫制備技術成為發展的熱點。鋼鐵行業是碳減排大戶,中國占世界鋼產量的一半以上,同時中國鋼鐵行業的二氧化碳排放強度較高。中國寶武鋼鐵集團2021年1月20日發布碳達峰、碳中和目標:力爭2023年實現碳達峰,2035年實現減碳30%,2050年實現碳中和。在此基礎上,鋼鐵領域的氫能制備和利用技術是重點突破方向,同時鋼鐵生產工藝具備全流程用H2的條件。其中煉鐵是CO2排放量最大的工序,占排放總量的70%-90%。
“綠電+綠氫”助力實現“雙碳”目標
隆基氫能產品專家杜輝介紹隆基集團五大業務內容,強調了綠電和綠氫結合的技術路線。目前我國還沒有明確的綠氫定義,歐盟2023年2月提出了詳細規則定義可再生氫的構成,強調了將電解槽僅連接到新增可再生發電的必要性。杜輝表示,下游化工場景更需要的是穩定氫源,“綠電”制“綠氫”,必然存在電力波動,進而導致制氫的波動。風光發電間歇式制氫配合大規模儲氫形式,以解決制氫的波動性問題。隆基具有豐富的大型地面電站開發經驗4GW+,憑借對新能源出力特性研究的長期積淀,推出適應性的制氫解決方案。
高端對話環節中,以“綠氫生態鏈的構建——機遇與挑戰”為主題展開討論。
北京航宇高科氫能源科技有限公司總經理李俊榮強調,綠氫產業發展仍需專注于規模化制氫、電耗與電價的制約等綠氫成本問題,在質子交換膜等卡脖子技術上實現突破創新,將綠氫制取的成本進一步降低。李俊榮表示,“系統優化”和產業鏈條的協同解決方案尤為重要,其次是效率的提高,如何提高技術能夠達到效率的提升值得探討。
內蒙古億利氫田時代技術有限公司董事長王鐘濤,光伏風電在西北沙漠地區會面臨波動性的困難,綠氫的發展實際上是灰氫的替代。氫能更多應用于化工領域,將綠電和綠氫合理利用起來,在綠電端控制成本需要產業內更多的實踐。
西門子能源新能源事業部市場及銷售總監胡大麟介紹歐美國家比國內的PEM制氫技術走在前沿,原因之一是對于PEM制氫技術的投入更大,其一在于國外的PEM產業鏈更長,質子交換膜的穩定性更佳;其二是國外的MW級項目更多,PEM制氫項目逐步走向大型化;其三是國外在制氫成本的降低上更加明顯,比國內的盈利項目較多。
中國氫能100人論壇秘書長、世紀新能源網總編張松針對目前氫能企業面臨虧損的市場狀況提出幾點思考,他表示,氫能產業鏈過長,不能將眼光只著眼于交通領域,氫能產業經歷幾波熱潮后發現這是一場“馬拉松”賽道;綠氫項目的投資收益目前依賴于整體項目的補貼,盡管現在市場處于并未盈利狀態,但在之后成本進一步降低后,綠氫項目的收益或將有轉機。
電解水制氫陽極材料的發展現狀與思考
哈爾濱工業大學張瑜博士向與會嘉賓對比介紹了四種電解水制氫技術的發展現狀,她表示,PEM制氫是更具發展前景的綠色制氫技術路徑。目前,國內外對于電解水制氫設備的材料國產化需求十分迫切,電催化劑、質子交換膜、多孔傳輸層、雙極板等國產化率相對較低。尤其是多孔傳輸層目前基本全部依賴進口,是PEM電解池的“卡脖子”材料。
堿性電解水制氫經濟型高電密技術的發展
內蒙古億利氫田時代技術有限公司董事長王鐘濤指出,堿性電解水制氫技術成熟度高、可規模化、市場前景好,經濟型高電密技術根據不同應用場景,可設計生產多種型號電解槽,助力堿性水電解制氫技術的發展。王鐘濤介紹,高電密技術有著單體大型化、降低制造成本和土建成本等優勢,未來發展前景十分光明。
大規模綠氫制備技術現狀及發展前景
中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司西北區銷售總監周瑞峰介紹了目前氫能產業發展形勢,根據國際氫能委員會發布,自2021年2月,全球范圍內啟動了131個大型氫能開發項目。預計到2030年,全球氫能領域投資總額將達到5000億美元。水電解制氫技術近兩年蓬勃發展,快速創新,在石油化工、冶金、電子工業等領域應用眾多。作為七一八所全資子公司,派瑞氫能一直致力于電解水制氫設備的研發和制造,在建產能3.5GW,2023年產能將達到3GW,2025年將達到5GW。
從電力電子角度談綠電制氫電源解決方案
株洲中車時代電氣股份有限公司中車技術專家、正高級工程師陳潔蓮分析綠電制氫電源需求特點,其中包括,風電隨機性,光伏周期波動性,新能源電網出力情況變化大;新能源的滲透率越來越高,越來越多的離網項目,弱電網,低阻抗;實現電解水制氫負荷曲線與風光發電量匹配,需要實時調節電解槽制氫電源的負荷曲線;電源需要在電解槽30%-110%負荷率下波動。
西門子能源大型PEM電解水系統的優勢和power-to-X項目分享
西門子能源新能源事業部市場及銷售總監胡大麟介紹了PEM 質子交換膜電解水技術與西門子能源PEM電解槽的工作原理,他強調,電解水的效率需要平衡高效和低投入,在不同的情況下選擇更適合的運行模式。對于當下的市場現狀而言,制氫廠需要高效的、低成本的、大型工業級產品,西門子能源在大型綠氫項目及氫電耦合應用上已有多年經驗,西門子能源致力于為大規模制氫系統提升產能,貫穿整個氫能、PtX價值鏈。
PEM電解水制氫技術路徑與未來發展趨勢
康明斯恩澤(廣東)氫能源科技有限公司高級經理賈悅濤再次強調,氫能將在中國的能源革命與碳中和進程中擔任重要角色,中國碳排放量占全球碳排放總量的近1/3,且碳中和的時間表較歐美更加激進。相較于其他國家,中國碳減排壓力更大。針對PEM電解水制氫技術,賈悅濤總結其技術特點:安全性高, 應對波動性好,與可再生能源耦合能力強;能耗低,運維便捷,全生命周期制氫運營成本優勢明顯;電解槽占地小, 利于大型化設計與降本。目前,康明斯在國內已展開PEM電解水制氫實踐,康明斯與中國石化恩澤基金共同出資設立的合資公司,生產HyLYZER系列PEM電解水制氫設備,并已經應用至三峽烏蘭察布“源網荷儲一體化”示范項目。
雙碳背景下可再生能源制氫的機遇與挑戰
明陽智慧能源集團股份公司系統設計主任工程師劉明昊表示,在新能源體系助力“碳達峰碳中和”目標的大背景下,深入推進能源革命、加快規劃建設新型能源體系,確保能源資源、重要產業鏈供應鏈安全尤為重要。目前,我國棄風棄光絕對量依然巨大,原因在于電源、電網、負荷等三個方面;對于氫能產業而言,當下是機遇與挑戰并存的時刻。可再生能源制氫解決方案需因地制宜,根據不同應用場景,結合用能需求等形勢,合理選擇發展模式。
PEM水電解技術在綠氫中的應用問題、解決途徑與實踐北京航宇高科氫能源科技有限公司總經理李俊榮總結了氫氣需求及制氫方式發展的趨勢、綠電制氫中電解技術的應用現狀、PEM適應市場的技術解決途徑等內容,他表示,PEM在綠電制氫中的地位確定關鍵在于其成本具備與AWE競爭的優勢。降低成本的路徑,一個是規模放量帶來的成本優勢,一個是國產替代帶來的成本優勢,一個是技術迭代帶來的成本優勢。
SOEC重構未來能源化工產業格局
上海翌晶氫能科技有限公司區域銷售總監秦溟峰介紹翌晶氫能的主要業務與企業文化和技術優勢,翌晶氫能擁有全國首條SOC電堆自動化生產線。在SOEC耦合合成氨技術路線上,綠氨的轉化尤為重要,綠氨作為儲運氫的載體,可實現氫的低成本遠洋運輸。實現全球可持續發展愿景下,推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料是發電領域碳減排的重要技術方向。
海德利森液驅壓縮機在加氫站領域應用的經驗分享
北京海德利森科技有限公司CMO郭魏介紹,目前市場上主流的加氫站壓縮機分別是隔膜式壓縮機、液驅活塞式壓縮機和離子壓縮機,目前國內基本較多使用液驅活塞式壓縮機和隔膜式壓縮機。高密度商業加氫站壓縮機的關鍵技術要素包括臨氫材料、頻繁啟停、TCO、綜合能耗以及70Mpa工作壓力。海德利森液驅大排量氫氣專用壓縮機自2008開始加氫站技術研發和經驗積累,具有無油潤滑安全可靠、維護簡單綜合成本低、結構經典設計合理等特點,已服務眾多氫燃料電池汽車項目。
氫能產業的快速發展基于時代背景更基于能源變革的發展趨勢,當前,氫能已成為加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰略選擇。我國是世界上最大的制氫國家,可再生能源裝機量全球第一,在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。
綠氫是氫能產業的重要組成部分,綠氫的發展離不開政策的引導、市場的推動,更離不開各個企業的共同努力。盡管綠氫發展處于初期階段,但在能源轉型的重要節點上,相信我國綠氫應用發展將會邁上新的臺階!