6月1日,华能清能院、华能四川氢能公司牵头研制的国际首台套1300 Nm3/h高电流密度压力型碱水电解槽在华能彭州水电解制氢科技创新项目现场顺利完成吊装,标志着示范项目进入核心设备安装阶段。
图源华能清能院
示范项目包含2台1300Nm3/h 电解槽,产氢量可供应500台氢燃料电池车运行使用,建成后该项目将成为西南地区首个大型电解制氢项目,项目中还将示范20/30MPa双模氢气充装、氢能制储充一体化智能控制等新技术。
在华能集团“十大科技项目”支持下,项目组研发的电解槽实现了碱水电解制氢技术的迭代升级——
额定产氢量1300Nm³/h,最高可达1500Nm³/h,是目前商业示范的单体产氢量最大的碱性电解槽;
额定电流密度5000 A/m2,最高可达6000 A/m2;
直流能耗低于4.2 kWh/Nm3H2;体积产能比下降到0.73;
以上多项关键指标创造了国际、国内行业引领,为推动绿氢成本下降注入全新动力——
通过提升电流密度和电解效率,1300Nm3/h电解槽的体积比常规1000Nm3/h电解槽对等减小三分之一以上,单位产氢量设备投资成本减少25%;
较原有行业平均水平,制氢能耗减少0.3 kWh/Nm3H2,每生产千吨氢气可节省电量超过330万kWh,节能效果显著。
进入安装调试阶段后,华能四川氢能公司、华能清能院将继续加强协调各方优势资源、优化施工组织设计、合理安排作业时间,力争今年第三季度建成投产,验证高效电解制氢技术,早日为成都地区氢能产业高质量发展提供氢源保障。
项目团队在关键电催化剂材料研发、核心电极板部件设计、大型电解槽装配等方面的完成了多维度多层次的创新,突破了大尺度、高性能析氢、析氧电极制备、电极板流场结构设计优化等关键技术,并形成了体系性知识产权布局,近2年共申请发明专利约200项,其中电解槽核心部件专利80余项,电解槽设备专利40余项,制氢系统专利60余项,电解制氢技术领域新增专利数在欧洲专利局及国际可再生能源机构2022年发布的《制氢电解槽创新趋势专利洞察报告》中位列世界第四、国企首位。
2023年制氢电解槽发展“狂飙”
近年来,我国氢电解槽产能和装机量增长迅速,绿氢项目数量呈“爆发式”增长。其中,上游制氢环节成为资本和市场关注的热点。当前,电解槽行业正全面爆发,进入2023年,国内电解槽下线消息频频爆出,呈现出以下特点——
1、电解槽装机步入高速成长期。经历了一定时间的技术布局和产业链发展,全球制氢电解槽装机步入快速成长阶段,2021年全球新增装机209MW,同比增长2.4倍;IEA预计,2022和2023年全球制氢电解槽新增装机将分别达到0.9和4.1GW,总装机分别达到1.4GW和5.5GW;净零排放目标下,2030年全球制氢电解槽累计装机将达到720GW。
2、三种制氢路线共存,可再生能源电解水制氢是“终极路线”。目前,碱液电解仍为当前的市场主流,PEM电解提升空间较大,已逐步实现商业化;SOEC电解已处于小规模示范阶段;相比之下,AEM电解仍然处于研发和测试阶段,不过今年在产业化道路上有所突破。未来,可再生能源电解水制氢或是“终极路线”。
随着示范规模的扩大,电解制氢应用场景和实际需求情况,头部电解槽厂商普遍开始双技术路线乃至三路线布局,以实现兼顾当下的市场需求与未来的市场发展趋势。
3、我国引领全球电解槽产能高速增长,2023年来电解槽招标再创新高。IEA统计,2021年全球电解槽总产能8.0GW/年,中国产能分别为2.9GW,占比36%,预计,2023/2025年全球电解槽总产能将分别达到21.5和45.1GW/年,中国电解槽产能预计将占全球的68%。2023年,以碱性电解槽为例,据不完全统计,2023年一季度至少有11个兆瓦级碱性电解槽招标项目公开发布,招标总量达到461MW。资料显示,2021年,全国电解槽出货量仅有不到400MW。而在2023年刚刚过去的第一季度里,光是发布的兆瓦级碱性电解槽招标量就已经达到这个数据(401MW)。
2023年Q1兆瓦级ALK电解槽招标情况,图源全球氢能
4、随着绿氢项目的迅速增长,技术创新是避免同质化竞争的破题关键。在节能降耗的大趋势下,伴随离子膜电解槽、零极距、氧阴极等技术的应用和普及,更换旧的、能耗高的电解槽或对其进行升级改造成为电解槽行业发展的必然趋势。
5、电解槽产业融资增多,大多处于A轮之前。当前,电解槽零部件企业大多处于A轮之前,2023年已经公布的融资项目中中有2家为电解槽隔膜研发生产商,对比2022年同期没有一起是用于制氢环节电解槽的融资,2023年制氢环节的电解槽投资增加更为明显。
2023年至今氢能领域融资事件,全球氢能整理
2023年至今,国内新发布的电解槽具体如下所示(点击标题蓝字可直接跳转至相关内容)。
01
4.0kWh/Nm³/h!隆基氢能ALK Hi1系列产品面世
2月14日,隆基氢能面向全球发布了全新一代碱性电解水制氢设备ALK Hi1系列产品。LonGi ALK Hi1系列产品拥有高效率、高收益的特点,它可以降低10%以上的直流电耗,在不同场景下的制氢LCOH将大幅降低。即制氢直流电耗每降低0.1kWh/Nm³/h,根据系统利用小时数的不同,可以使制氢LCOH降低1.8%-2.2%,相当于降低了制氢设备初始投资的10%到25%。
02
单台电解器最大产氢量达600L/h!国内首款AEM电解槽产品正式发布
2月16日,稳石氢能举行了新品发布仪式,重磅推出国内首款AEM电解槽产品,单台电解器额定功率为2.5kW,直流功耗为4.3kWh/Nm³,输出压力为3MPa,单台电解器最大产氢量达600L/h,冷热启动时间较快,其中热启动时可在60秒内达到0-100%,冷启动时间不超过5分钟。
03
国内老牌氢能设备制造商首套500标方电解槽交付
3月1日,苏州绿萌氢能举行首套500标方电解槽交付暨1000标方电解槽项目启动仪式,标志着绿萌氢能在大型电解槽制造领域取得了战略性进展。
04
华光环能1500Nm³/h碱性电解槽下线
3月15日,华光环能发布公告称成功研发并下线产氢量1500Nm3/h的碱性电解槽,已实现产氢压力 3.2MPa;预计单位能耗≤ 4.2Kw·h/Nm3 H2,达到国标一级能效标准;整套制氢系统具备 10%-200%的负荷调节能力,电流密度最高可达6000A/m2。适用于储能、动力、冶炼、化工、交通、玻璃、食品、医药、电子等多个场景。
05
华商厦庚1000标方高效碱性制氢装备产品正式下线
3月31日,华商厦庚自主研发的1000标方碱性制氢装备隆重发布,该产品突破传统设计,性能已达到行业领先水平,产品采用自主研发生产的高效三维纳米结构电极,新电堆结构,解决流场温度场问题。
06
320Nm³/h!国产化率超90%!我国自研高性能兆瓦级PEM电解水制氢装备正式发布
4月15日,嘉庚创新实验室正式发布自主研发的高性能兆瓦级PEM制氢装备新产品,该产品最大设备功率1.44MW,在额定功率下电流密度2.5A/cm2、直流电耗4.3kWh/Nm3,1A/cm2工况下直流电耗3.87kWh/Nm3,具有高安全性、低成本等特点,处于行业领先水平,并且设备材料国产化率超过90%。
07
直流能耗4.087kWh/Nm³!陕西首台1000Nm³/h高活性电极电解槽成功首发
5月4日,陕西省首台1000Nm³/h高活性电极电解槽在榆林首发,该电解槽实现了在3000A/㎡电流密度条件下,电解槽的直流能耗为4.087kWh/Nm³
08
航天工程1000型碱性电解水制氢系统下线
5月1日,航天长征化学工程股份有限公司自主开发的1000型碱性电解制氢系统正式下线,标志着公司在“绿氢核心装备和工程技术”板块开辟了一条新赛道。
09
山东省首台1300Nm³/h碱性水电解槽成功下线
5月8日上午,山东省首台1300Nm³/h碱性水电解槽下线仪式在山东汉德自动化控制设备有限公司启动,是国内首台采用底座与极框支撑一体化结构技术的电解槽。配套纯化装置采用三塔纯化,应用优质分子筛作为吸附剂,氢气纯度可达到99.999%以上,远高于99.97%的燃料电池车用氢气国家标准。
10
航天长征化学工程股份有限公司1000型碱性电解制氢系统正式下线
5月中旬,中国航天科技集团有限公司一院所属航天长征化学工程股份有限公司自主开发的1000型碱性电解制氢系统正式下线,标志着该公司在“绿氢核心装备和工程技术”板块开辟了一条新赛道。
11
预计年产绿氢123吨!中石化首台套兆瓦级绿电碱性水制氢项目投运
5月28日,中石化胜利油田石化总厂光伏发电电解水制氢示范工程投运仪式举办,宣布山东省东营市首台套兆瓦级绿电碱性水制氢项目正式投运,标志着胜利油田和东营市“绿氢”制供产业实现零的突破。