當(dāng)前，全球掀起了綠色能源轉(zhuǎn)型浪潮，氫能在其中扮演越來(lái)越重要的角色。在此背景下，綠氫的價(jià)值和重要性日益凸顯，各國(guó)正在加速綠氫的戰(zhàn)略布局，以搶占能源轉(zhuǎn)型的先機(jī)。在CWP2024上，業(yè)內(nèi)專家、各大廠商熱議風(fēng)儲(chǔ)氫結(jié)合的相關(guān)技術(shù)。

氫能驅(qū)動(dòng)的新能源時(shí)代

儲(chǔ)能技術(shù)的突破是解決風(fēng)光能源電力高效利用問(wèn)題的關(guān)鍵，而氫能在此基礎(chǔ)上邁出了更為關(guān)鍵的一步。它不僅能夠與電網(wǎng)融合，作為鋰電池的替代品，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效氫儲(chǔ)能；還能與化工生產(chǎn)結(jié)合，作為氫原料；與交通領(lǐng)域結(jié)合，作為氫動(dòng)力；甚至還能轉(zhuǎn)化為熱能，為人類供暖等。

特別是在化工領(lǐng)域，氫能可以合成綠氨、綠甲醇等綠色燃料，進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用范圍。當(dāng)前，氫能，尤其是綠氫的需求量正逐年攀升。在零碳目標(biāo)的推動(dòng)下，氫能作為終端能源的需求占比也在逐年提高。

全球氫能理事會(huì)（Hydrogen Council）在《2024年氫能洞察》報(bào)告中指出，全球清潔氫能項(xiàng)目渠道正持續(xù)擴(kuò)展并趨于成熟。過(guò)去4年間，達(dá)到最終投資決策（FID）的氫能項(xiàng)目承諾資本增長(zhǎng)了7倍，從2020年的102個(gè)項(xiàng)目約100億美元，增至2024年的434個(gè)項(xiàng)目約750億美元。

在CWP2024期間舉辦的“電力多元化轉(zhuǎn)換（Power to X）-氫氨醇高峰論壇暨第二屆中丹航運(yùn)脫碳峰會(huì)”上，中丹兩國(guó)專家共同呼吁，通過(guò)政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)落地，助力產(chǎn)業(yè)迅速跨越應(yīng)用上的“技術(shù)鎖定”瓶頸期；建議借鑒風(fēng)電與光伏發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，由政府通過(guò)制度安排創(chuàng)造出一定的市場(chǎng)空間，依靠市場(chǎng)拉動(dòng)，驅(qū)使技術(shù)進(jìn)步和成本下降；各地政府、船運(yùn)公司、新能源企業(yè)、甲醇企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)和工程公司等組建聯(lián)合體，合力推動(dòng)綠色燃料盡快渡過(guò)“尷尬期”。

這也意味著，通過(guò)上下游企業(yè)的共同努力，風(fēng)光等可再生能源將通過(guò)氫能的轉(zhuǎn)化，發(fā)展成為新型的“油田”。這為風(fēng)光能源儲(chǔ)備豐富的資源大省指明了新的發(fā)展方向，預(yù)示著一個(gè)氫能驅(qū)動(dòng)的新能源時(shí)代即將到來(lái)。

電氫協(xié)同 挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

《2024年氫能洞察》報(bào)告揭示了一個(gè)令人矚目的趨勢(shì)：到2030年，氫能相關(guān)總投資額預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)約20%，從5700億美元躍升至6800億美元。然而，氫能的快速發(fā)展并非坦途，它與當(dāng)前其他清潔能源行業(yè)一樣面臨著多重挑戰(zhàn)。宏觀經(jīng)濟(jì)阻力，如通脹高企和利率攀升，以及監(jiān)管的不確定性，再加上可再生能源和電解槽成本的上升等行業(yè)特定因素，都可能成為項(xiàng)目推進(jìn)的絆腳石，導(dǎo)致項(xiàng)目延期。

CWP2024同期舉辦了“氫電協(xié)同技術(shù)發(fā)展專題會(huì)”，會(huì)議由中關(guān)村氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)盧琛鈺主持。

在國(guó)內(nèi)，綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展雖然相對(duì)迅速，但仍需克服技術(shù)瓶頸、成本控制和產(chǎn)業(yè)化難題等多重壓力。清華大學(xué)教授楊福源在會(huì)上所做的“綠氫及氫能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀”演講中指出，當(dāng)前制氫電解槽技術(shù)存在PEM單堆功率雖高但成本昂貴，AEM發(fā)展迅速卻受壽命限制的困境。

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國(guó)加氫站數(shù)量雖居全球之首，但占比仍不足50%。盡管投資成本有所下降，但車載儲(chǔ)氫瓶口閥價(jià)格高昂，且國(guó)產(chǎn)氣瓶高性能碳纖維供應(yīng)短缺，導(dǎo)致成本偏高。綠甲醇布局雖大，實(shí)際開(kāi)工卻不足，其核心原料——綠色二氧化碳的來(lái)源成為亟待解決的問(wèn)題。儲(chǔ)存方面，由于氫分子量小，難以壓縮和液化，目前尚無(wú)完美解決方案。成本上，儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)和源頭綠電價(jià)格對(duì)整體成本的影響顯著，使得商業(yè)應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。

綠氫產(chǎn)業(yè)看似機(jī)遇無(wú)限，實(shí)則迷霧重重，鏈條長(zhǎng)且制約因素多。要理清這些相互糾纏的環(huán)節(jié)，必須抓住主要矛盾，才能找到解決問(wèn)題的關(guān)鍵。當(dāng)前，如何不斷且快速地降低綠氫生產(chǎn)成本成為亟待解決的首要問(wèn)題。為此，企業(yè)界的技術(shù)專家紛紛亮出了自己的最新研究成果。

金風(fēng)科技風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)新型電力系統(tǒng)事業(yè)部總經(jīng)理呂梁年認(rèn)為，目前綠氫制取依舊面臨直供電電網(wǎng)側(cè)電力不穩(wěn)定，以及控制系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜等問(wèn)題。針對(duì)該類問(wèn)題，金風(fēng)科技提供的解決方案，包括能源規(guī)劃和仿真、構(gòu)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)品、制氫電源等六部分。金風(fēng)構(gòu)網(wǎng)風(fēng)機(jī) 2.0 產(chǎn)品有提供多倍短路電流支撐、自帶儲(chǔ)能等特點(diǎn)，儲(chǔ)能掛在直流側(cè)，系統(tǒng)更精簡(jiǎn)，經(jīng)過(guò)數(shù)字、單機(jī)、場(chǎng)站三個(gè)階段驗(yàn)證。構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念與構(gòu)網(wǎng)風(fēng)機(jī)相似，硬件從風(fēng)電變流器遷移，有黑啟動(dòng)、抑制寬頻振蕩等功能。制氫電源產(chǎn)品硬件也從風(fēng)電變流器遷移，可靠性高，規(guī)格全覆蓋，有紋波低、可并聯(lián)擴(kuò)容等優(yōu)點(diǎn)。還有柔性控制系統(tǒng)，包括能源側(cè)和電源側(cè)管理系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)管理系統(tǒng)可高效穩(wěn)定管理制氫系統(tǒng)。

針對(duì)電解槽技術(shù)痛點(diǎn)，三一氫能有限公司堿性電解槽技術(shù)總監(jiān)張彥斌分享了公司的改進(jìn)策略。他指出，電解槽漏液、氣體純度不達(dá)標(biāo)、停機(jī)維修時(shí)間長(zhǎng)、性能衰減快等問(wèn)題是行業(yè)內(nèi)的普遍痛點(diǎn)。三一氫能通過(guò)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等綜合解決方案，建立了五層安全保障措施，并結(jié)合多種仿真和整機(jī)測(cè)試平臺(tái)，全流程制定總體設(shè)計(jì)和解決方案，涵蓋項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了制氫技術(shù)、數(shù)智化水平、能效管理和設(shè)備耐用性等方面的全面優(yōu)化。

明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司的張進(jìn)秋部長(zhǎng)闡述了PEM 與風(fēng)光耦合離網(wǎng)制氫的方案。雙碳背景與國(guó)內(nèi)風(fēng)光技術(shù)進(jìn)步、成本下降，以及電能需求漸飽和，需消納余電是當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。綠氫應(yīng)用場(chǎng)景漸規(guī)模化，需求量上升。PEM 與風(fēng)光耦合制氫是一條比較好的路徑，離網(wǎng)制氫雖無(wú)電網(wǎng)支撐、波動(dòng)性大，但 PEM 制氫接受電源波動(dòng)響應(yīng)快、無(wú)需電網(wǎng)支撐、體積小、環(huán)保安全，可減少投資和儲(chǔ)能配置，投資回報(bào)周期可能更短且成本逐年降低。

舍弗勒貿(mào)易（上海）有限公司氫能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人彭乾峰發(fā)表了《示范引領(lǐng)，氫動(dòng)未來(lái)，探索源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化，助力氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》的演講，介紹了舍弗勒在綠氫閉環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用，并展示了他們?cè)谏虾＜味▍^(qū)的離網(wǎng)電氫電純綠電閉環(huán)示范項(xiàng)目。

他提到該項(xiàng)目包括1.2兆瓦的光伏發(fā)電，搭配舍弗勒提供的500千瓦PEM設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)綠氫的生產(chǎn)和高壓儲(chǔ)存。彭乾峰表示：“該系統(tǒng)通過(guò)堿液和PEM組合提高了制氫效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了電氫電閉環(huán)?！彼€介紹了該項(xiàng)目的四個(gè)維度示范效益，包括為高效能源利用提供示范案例和推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展。

針對(duì)制氫行業(yè)痛點(diǎn)多的特點(diǎn)，如氫能需求大但制氫方式與新能源結(jié)合難，傳統(tǒng)制氫設(shè)備難適應(yīng)新能源電特性，堿性電解水制氫面對(duì)新能源靈活性差。制氫設(shè)備層面，電源需升級(jí)，電解水制氫設(shè)備存在安全性和壽命問(wèn)題、低負(fù)荷氫純度問(wèn)題、內(nèi)部狀態(tài)難分析和多臺(tái)電解槽協(xié)調(diào)能效低等問(wèn)題。陽(yáng)光氫能科技有限公司解決方案總監(jiān)龍翔飛與其團(tuán)隊(duì)從多方面探索，優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)材料，包括核心的隔膜、電極、催化劑，降低反向電流影響，通過(guò)應(yīng)力分析和改進(jìn)底座設(shè)計(jì)保證密封性能。通過(guò)流道設(shè)計(jì)和精細(xì)化檢驗(yàn)調(diào)節(jié)技術(shù)拓寬系統(tǒng)負(fù)荷范圍，建立仿真模型監(jiān)測(cè)電解槽狀態(tài)。利用集群控制策略提升能效。基于六大核心技術(shù)打造柔性制氫解決方案和關(guān)鍵設(shè)備，包括堿性和 PEM 電解槽、IGBT 執(zhí)行電源等。

中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司市場(chǎng)總監(jiān)李海鵬介紹了目前水電解制氫相關(guān)的裝備和技術(shù)情況。技術(shù)路線方面，堿性制氫應(yīng)用最多，PEM 排第二。堿性制氫需加堿形成導(dǎo)電介質(zhì)，PEM 用純水，二者在腐蝕性、體積重量、啟動(dòng)速度等方面有區(qū)別，冷態(tài)下啟動(dòng)速度不同，熱態(tài)響應(yīng)速度相同。AEM 結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)，成本低體積小。高溫電解技術(shù)部分仍在實(shí)驗(yàn)室階段。對(duì)于電解槽，負(fù)荷在 50% - 60% 運(yùn)行較好。

安全性是制氫設(shè)備關(guān)鍵，制氫過(guò)程涉及高壓、強(qiáng)堿、高溫和大電流，國(guó)內(nèi)外都有安全事故，中船重視安全，至今運(yùn)行的 2000 多臺(tái)套設(shè)備未發(fā)生爆炸事故。同時(shí)開(kāi)發(fā)了余熱回收管理系統(tǒng)，可提高熱效率，還涉及設(shè)備啟停問(wèn)題，在庫(kù)車等項(xiàng)目有應(yīng)用。針對(duì)水資源匱乏地區(qū)，開(kāi)發(fā)節(jié)水系統(tǒng)，有顯著效益。對(duì)于離網(wǎng)大規(guī)模制氫設(shè)備調(diào)節(jié)問(wèn)題，應(yīng)從項(xiàng)目安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性考慮，而非追求單臺(tái)套設(shè)備指標(biāo)極限。大型化對(duì)制氫設(shè)備有挑戰(zhàn)，需提高核心部件效率，建立能量模型和控制系統(tǒng)。

北京雷動(dòng)智創(chuàng)科技有限公司總工程師張雷在本次專題會(huì)上介紹了成本更優(yōu)、更靈活的制氫方案，并對(duì)離網(wǎng)制氫電網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行了深入探索。他認(rèn)為，對(duì)于小規(guī)模離網(wǎng)制氫場(chǎng)景，直流組網(wǎng)和交流組網(wǎng)各有優(yōu)劣。直流組網(wǎng)可以節(jié)省變壓器損耗，而交流組網(wǎng)設(shè)備則是常規(guī)產(chǎn)品但成本稍高。當(dāng)不適合小規(guī)模就地制氫時(shí)，中壓方案成為備選。他對(duì)幾種組網(wǎng)方式進(jìn)行了多維度對(duì)比分析，認(rèn)為交流系統(tǒng)相對(duì)更成熟，而直流系統(tǒng)還需進(jìn)一步研究。同時(shí)，他還對(duì)比了初始投資和儲(chǔ)能容量，并強(qiáng)調(diào)了離網(wǎng)制氫中的關(guān)鍵技術(shù)，如容量配置、電網(wǎng)穩(wěn)定性分析、能量一體化管控技術(shù)等。

蘇州希倍優(yōu)氫能源科技有限公司研發(fā)總監(jiān)崔童在演講中介紹了適合現(xiàn)階段中國(guó)氫能市場(chǎng)的矩形堿水電解槽制氫技術(shù)。該技術(shù)具有電流密度高、能耗表現(xiàn)優(yōu)異等特點(diǎn)，具有規(guī)模適配性、新能源適配性、高安全低風(fēng)險(xiǎn)、降本增效等優(yōu)勢(shì)。從新能源適配性檢測(cè)、電流效率、衰減、安全風(fēng)險(xiǎn)、維護(hù)成本低等多方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院氫能工程師林松濤介紹了在海水無(wú)淡化原位直接電解制氫技術(shù)方面的進(jìn)展及經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)海水制氫研究面臨催化劑失活、電極腐蝕、氯氣生成等問(wèn)題，東方電氣集團(tuán)等與謝和平院士團(tuán)隊(duì)合作。2023 年 5 月在福清新化灣海上風(fēng)場(chǎng)完成全球首次海上風(fēng)電海水無(wú)氮化原位直接電解制氫海上試驗(yàn)，利用 10 兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)，制氫規(guī)模 1.2 標(biāo)方 / 小時(shí)，設(shè)備浸泡在海水中。試驗(yàn)經(jīng)中國(guó)工程院院士專家組考察，獲成功并被國(guó)家媒體報(bào)道，相關(guān)成果在《nature》子刊發(fā)表。之后與謝院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開(kāi)展 10 標(biāo)方的試驗(yàn)也順利突破 240 小時(shí)試運(yùn)行，當(dāng)前正在開(kāi)展 100 標(biāo)方 / 小時(shí)海水直接制氫系統(tǒng)相關(guān)工作。技術(shù)產(chǎn)業(yè)化分三步，前期驗(yàn)證已完成，正在開(kāi)展 100 標(biāo)方陸上示范，近兩年開(kāi)展海上示范，后期還有更大規(guī)模示范，提出風(fēng)氫聯(lián)營(yíng)等戰(zhàn)略思路，可降低制氫成本。此外，該技術(shù)還橫向擴(kuò)展到氣田采出水，今年 5 月在長(zhǎng)慶油田試驗(yàn)效果良好，還可應(yīng)用于工業(yè)廢水、生活污水、鹽湖水制氫等場(chǎng)景，有效解決淡水制氫，純水消耗的問(wèn)題。

可以看出，電氫協(xié)同的發(fā)展之路雖充滿挑戰(zhàn)，但機(jī)遇同樣巨大。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，我們有理由相信，氫能將成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。隨著全球資源和技術(shù)的不斷匯聚，氫能產(chǎn)業(yè)鏈將迎來(lái)飛速發(fā)展，為企業(yè)家和投資者帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，讓我們拭目以待。