9月12日,隆基氫能科技有限公司(以下簡稱“隆基氫能”)在無錫發布全新一代堿性電解水制氫設備ALK G系列產品(以下簡稱“G系列產品”)。從能效新高到單產新高,隆基氫能攻克大型電解槽技術挑戰,持續下探單位制氫成本(LCOH),找到初始投資成本(CAPEX)擊穿點,在我國氫能裝備工業化進程中邁出堅實一步。
G系列產品定位為大型商業化綠氫裝備,產氫量分別為1200Nm3/h、1500Nm3/h、2000Nm3/h和3000Nm3/h,牢牢占據國內大型電解槽技術的制高點。在降低設備成本的同時,保持產品性能穩定與較低電耗,適配用氫需求大的化工、冶金、煉化等工業領域。
9月12日,中國·無錫綠氫創新發展論壇暨科技成果發布會在無錫成功舉辦,本次活動由中國產業發展促進會氫能分會和無錫高新區共同主辦,隆基氫能承辦。行業大咖、產業實踐者齊聚一堂,共同解讀前沿技術、共話綠氫發展未來。
中國產業發展促進會氫能分會副會長、秘書長張宇在致辭中表示,今后將加大跨產業、跨區域、跨國別的協同力度,大力推動技術、人才、資本等要素有效對接,激發氫能發展的“鏈式反應”,迎接氫能產業生態鏈高質量發展。
隆基綠能創始人、總裁李振國表示,在碳中和背景下,能源發展的形勢將從碳基能源轉向硅基能源,進而轉向氫基能源方向。他認為,全球深度脫碳,離不開綠氫的參與,尤其在能源化工、鋼鐵冶金、遠距離交通等領域,綠氫會得到廣泛的應用,技術創新、市場創新和商業模式創新將會進一步推動綠氫產業的發展。
星星綠氫,集大而成
G系列產品是基于提高單槽產氣量打造的一款適用于大型商業化的綠氫裝備,也是隆基氫能面向工業領域推出的最優LCOH、最低CAPEX的標桿產品。
由科技部發布的“十四五”國家重點研發計劃“氫能技術”重點專項中,明確提到要開展“額定產氫量≥3000Nm3/h”的高效大功率堿水電解槽關鍵技術開發與裝備研制。
“在能源大發展的趨勢下,裝備的大型化是必然趨勢。”同濟大學新能源汽車工程中心副主任張存滿表示,單體電解槽大型化,與應用模式和應用需求密切相關。大型化能夠帶動規模化降本,這意味著在低能耗和高穩定性的條件下,可以實現更大規模的產氣。他說:“背后的源泉和力量從哪里來?無疑是技術創新。”
當下,隆基氫能不僅攻克了大型電解槽的技術研發,還將其應用于富氫冶煉,并且通過商業化訂單成功落地。這項“以氫代碳”的技術變革,至少降低焦比10%、減少二氧化碳排放量10%,鐵產量增加13%,節能降碳效果顯著。
在本次活動現場,隆基氫能與興國鑄業現場簽署了氫冶金綠氫裝備戰略合作暨3000Nm3/h電解槽購銷協議。隆基氫能將攜手興國鑄業,針對冶金行業中綠氫應用面臨的關鍵問題,進行協同創新攻關,共同推進相關成套技術與裝備的開發和應用推廣。
擊穿CAPEX,不斷下探LCOH
LCOH由初始投資成本(CAPEX)和運營成本(OPEX)構成,低電耗產品解決OPEX的問題,而單槽大型化,可以有效降低CAPEX。
以綠色合成氨項目為例,年產18萬噸綠色合成氨項目,每年需要2.4萬噸綠氫。初始投資中,電解槽、氣液分離和純化框架、適配電源等核心硬件投資占比大約為48%,土建部分成本約占比9%。據此可知,制氫設備投資和土建工程成本占到項目投資一半以上。
隆基氫能經研發測試發現,1臺2000Nm3/h電解槽相較于2臺1000Nm3/h電解槽,占地面積可節約30%,重量減輕20%,制造電解槽的原材料鋼材可減少9.4噸,相當于減少14噸碳排放。折算到單方成本,可以降低CAPEX約20%。
以年產2萬噸綠氫的中國西部地區光伏發電制氫項目為例,LCOH中CAPEX成本占比為16%,大約需要52臺1000Nm3/h電解槽,電耗為4.3kWh/Nm3,設備利用率為4300小時/年。假設電價是0.2元/千瓦時,那么將這52臺1000Nm3/h電解槽替換成26臺2000Nm3/h電解槽后,折算到LCOH可以下降4.68%。
當前,綠氫市場按下發展加速鍵,多家央國企綠氫耦合工業項目開工,對促進國內氫能設備產業快速發展具有重大帶動作用。“2018年以來,吉電股份深耕氫能產業,不斷延鏈、拓鏈、補鏈、強鏈,進一步向高附加值氫基綠色能源延伸。”吉電股份氫能業務總監、氫能產業中心主任王憲民表示,電解水制氫裝備,毫無疑問是整個產業的核心產品,它的發展趨勢就是裝機規模化、單槽大型化、系統智能化。相信隆基氫能一定會通過技術創新促進降本增效,推動全國乃至全球的氫能產業快速高質量發展。
破解“大”難題,打好關鍵核心技術攻堅戰
根據法拉第定律,電解槽的產氫量與電流密度、電解面積和小室數量成正比。隆基氫能總裁馬軍介紹說,G系列產品通過采用創新材料保持產品性能和較低電耗,同時在結構設計上進行了優化。
認準核心方向,隆基氫能研發團隊專心攻克了一系列技術難題。
第一個難題,如何找到兼顧電流密度、成本和能效的材料方案?電流密度提升后,電耗會增加、材料工藝要求會提高,相應的成本也會增加。通過實驗論證,隆基氫能采取創新材料工藝的途徑,在電流密度提升20%的情況下,仍能保持較低系統電耗,從而保證大型電解槽的高能效。
第二個難題,如何應對電解槽體積和重量增大帶來的結構變化?增加電解面積和小室數量,意味著電解槽體積和重量都會隨之增加,這對電解液流場的均勻分布提出了更高的要求。隆基氫能通過電解槽流場仿真手段,優化堿液流道,確保流場均勻,從而讓電解槽性能穩定。同時,對端壓板、支撐結構、緊固件、管路連接等進行了適配大電解槽的設計,確保電解槽的安全可靠。
對此,全國氫能技術標準化委員會主任馬林聰表示,隨著國家綠色低碳政策的引導,氫能迎來發展熱潮,氫能全產業鏈上的技術突破不斷涌現新成果。不久前,國家發布了氫能產業標準化發展的規劃綱要,對于氫能產業今后的發展給出了明確指引。馬林聰說:“這些標準怎么落地,需要有一個發展過程。比如說隆基氫能電解槽的系列化、規模化、大型化和產業化上來以后,反過來可以推動技術標準。”
護航“安全可靠”,助力綠氫加速跑
氫能憑借著資源豐富、應用廣泛、綠色清潔等優勢,成為全球能源轉型發展的重要載體之一。隨著綠氫產業的持續繁榮,以及大型綠氫項目在國內的成功示范運營,大型堿性電解水制氫技術已開啟商業化進程,綠氫產業鏈日益成熟,綠氫產業迎來重大發展機遇。
國家能源集團北京低碳清潔能源研究院氫能(氨能)技術中心副主任何廣利近年來專注新型高效水電解制氫技術研究,他表示,制氫產業大規模發展的形勢下,技術提升空間很大。綠氫迎來發展機遇,已成為行業內認可的大趨勢。
目前,隆基氫能生產的大型堿性水電解槽在技術上已邁入行業領先地位,并將安全可靠理念根植于產品設計的基因中。為此,隆基氫能推出了三大護航法寶。
安全可靠:遵循行業標準,進行本質安全設計;安全聯鎖系統可以實時監測溫度和壓力,觸發自動報警;安全儀表系統,進行風險分析和潛在工藝的隱患識別,充分滿足全球各地區系統安全要求。
智能制造:全球領先的自動化生產線,關鍵核心零部件均實現自有設計、自有生產、100%自主知識產權,可根據客戶需求定制化生產電解槽產品。
智能運維:自主開發設計智能運維平臺,自動監控電解槽運行狀態,關鍵參數及時反饋、及時報錯;自適應新能源波動性,實現自啟停、自充氮,便捷易運維。
隆基氫能已獲得各類授權/受理專利108項,科研能力已達到國際領先水平。隆基氫能自建數據模型分析團隊,具備獨立自主的數據模型仿真分析能力,還將在無錫打造2700㎡實驗室,涵蓋新材料開發與制備、材料分析測試、電解槽性能測試、系統可靠性試驗等四個實證測試平臺,為公司氫能產品開發及國家氫能產業高質量發展提供技術支撐。自成立以來,隆基氫能打造百余人的研發團隊,為客戶提供“全生命周期”服務。