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为降低能耗和初始投资、提高装备稳定性及产气量,行业正持续攻克大型电解水制氢设备技术、下探单位制氢成本,助推制氢设备提高能效和产品性能。单体电解槽大型化将成为行业发展趋势。
近日,隆基氢能、中国石油等企业相继发布电解水制氢设备,其中,隆基氢能发布的单体3000标准立方米/时电解槽是目前国内首台单体最大碱性电解槽。今年以来,上海电气、双良节能、天合元氢、苏氢氢能、宏泽科技、中电丰业纷纷发布2000标准立方米/时电解槽产品,华光环能也已具备2000标准立方米/时电解槽生产能力。业内人士认为,为降低能耗和初始投资、提高装备稳定性及产气量,行业正持续攻克大型电解水制氢设备技术、下探单位制氢成本,助推制氢设备提高能效和产品性能。单体电解槽大型化将成为行业发展趋势。
市场规模加速增长
近年来,我国电解水制氢产业快速发展,众多行业龙头企业都在积极布局电解水制氢板块。在国内市场,由于成本相对较低,技术较为成熟,碱性电解水制氢设备发展拥有广阔前景。
天风证券预计,到2025年,我国碱性电解槽市场规模有望达到153亿元;2030年,碱性电解槽市场空间有望达到192亿元,市场规模为2022年的11倍。国泰证券研究指出,截至今年上半年,我国电解槽总产能超过14吉瓦,其中碱性电解槽占比约94%。为实现绿氢加速放量,降本增效是当前技术迭代的重心,电解槽向着高单体制氢量、低能耗的方向快速发展。
中国产业发展促进会氢能分会副会长、秘书长张宇指出,当前,我国氢能产业正在迅速崛起,国内外绿氢需求的迅猛增长将推动相关应用发展,核心设备的研发和应用市场正向我国转移。同时,我国丰富的可再生能源也能支撑氢能应用向多领域拓展,以绿氢为基础的全球氢能产业价值链正在构成。
市场前景可观的背景下,近两年来,多家厂商发布大型电解槽设备,订单量开始增加。隆基绿能10月9日在投资者互动平台上表示,截至2022年末,公司控股子公司隆基氢能电解槽产能达到1.5吉瓦,2023年上半年电解槽出货17台。今年6月,阳光电源在业绩说明会上表示,公司电解槽产能达到1吉瓦,新厂房即将开建,投运后产能预计将达3吉瓦。
设备大型化成趋势
2021年,科技部发布的《“十四五”国家重点研发计划》氢能技术重点专项明确提出,开展额定产氢量超过3000标准立方米/时的高效大功率碱水电解槽关键技术开发与装备研制。
“在能源大发展趋势下,制氢装备大型化是必然趋势。”同济大学新能源汽车工程中心副主任张存满表示,预计到2060年,我国绿氢总需求量将达1.3亿吨,电解水制氢系统将以100兆瓦-1000兆瓦为主,制氢能力可达1万吨/年-10万吨/年。“碱性电解水制氢要围绕制氢装备的成本、效率、寿命等方面展开技术攻关。设备大型化能够带动降本增效,意味着在低能耗和高稳定性条件下,可以实现更大规模绿氢生产。”
政策激励和市场需求驱动下,我国绿氢未来供不应求的趋势显现,实现制氢设备大型化、低成本、低能耗成为产业发展重要共识。以我国西部地区光伏发电制氢项目为例,如果年产2万吨绿氢大约需要52台1000标准立方米/时电解槽,那么将其替换成26台2000标准立方米/时电解槽,以电价为0.2元/千瓦时计算,单位制氢成本可下降4.68%。
需要注意的是,大型化并非简单把设备材料和尺寸放大。张存满同时提醒,电解槽存在尺寸、重量、制造、成本等约束边界效应,与应用模式和需求密切相关。比如,在关键技术方面,要重视气液传质均衡设计与控制技术、大型电解槽结构设计技术、功率波动适应性关键技术等。
需持续技术创新
在业内人士看来,设备大型化是行业未来的重要趋势,在此背景下,整套系统效率、设备稳定可靠性、工艺材料投入等都是行业降本增效的关键,电解槽产品技术创新,是驱动行业发展的核心动力。
张存满表示,装备的大型化是能源行业必然趋势,但是,大到什么程度是有边界的。大型化本身是一个泛泛的概念和需求,其背后的重要支撑因素,无疑是技术创新。
吉电股份氢能业务总监、氢能产业中心主任王宪民表示,电解水制氢装备毫无疑问是氢能产业的核心产品,它的发展趋势就是装机规模化、单槽大型化、系统智能化。通过技术创新促进降本增效,是推动全国乃至全球氢能产业快速高质量发展的关键举措。
“随着未来绿氢在更多领域的应用,电解槽产品及相关技术都需要以新思维模式和理念持续迭代,无论是材料组件、流体结构,还是制造工艺等都需要全面提升。”在张存满看来,做电解槽产品研发,要立足现在面向新的应用和市场需求,将产品的技术创新、产品迭代和需求结合,有利于形成良性循环。
全国氢能技术标准化委员会主任马林聪进一步指出,不久前,国家发布了氢能产业标准化发展的规划纲要,对氢能产业发展给出了明确指引。“这些标准落地有一个过程。电解槽在实现系列化、规模化、大型化和产业化过程中,将反过来推动技术标准的完善。”
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