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明阳集团绿氢“妙手棋”

日期:2023-12-15    来源:高工氢电

国际氢能网

2023
12/15
08:44
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关键词: 海上风电制氢 明阳集团 ALK电解槽

“绿氢有利于降低碳排放及保障国家能源安全,是新型电力系统构建的重要组成部分,是西气东输工程的重要补给,是工业、交通、建筑等领域脱碳的重要抓手,其价值体现在大消费领域、大工业领域 、大交通领域。”明阳集团氢能副总经理张泰基博士在一次年会上发表“推动绿氢价值链、产业链、技术链三方融合的明阳逻辑”的主题演讲时表示。

针对绿氢产业链,张泰基着重介绍了涵盖电源、制氢、储运加、氨醇等加工多个环节的风光氢氨醇融合发展产业链。在每个环节,明阳集团均有相应的产品或者产业合作。同时明阳集团还布局了海洋综合能源和绿色化工零碳园区以及海上综合能源岛等。

技术链层面,明阳集团主要关注绿氢行业咽喉-电转氢技术。目前明阳集团开发了产氢规模达1500-2500 标方的ALK电解槽,新一代柔性化集装箱式PEM制氢站,PEM电解堆等多款产品。公司还参与实施了制氢加氢一体站项目,100MW 风电制氢一体化示范项目,风光氢氨源网荷储一体化项目,海上风电海水制氢等绿氢相关项目。

把握绿氢开发价值及主要环节

当前我国能源结构以煤炭、石油为主,这不利于“双碳”目标的实现。同时关键能源对外依存度保持高位,能源安全受制于国际动荡,对我国能源安全保障提出了挑战。这也是为什么国家一直在推行新能源、可再生能源的逐步替代工程。

随着氢能发展的兴起,“电氢社会”将是能源低碳安全发展的重要保障。“未来终端消费能够电气化的电气化,电气化解决不了的绿氢化,将以绿电为主、绿氢为辅,电氢融合发展,可以解决社会上80%以上的终端能源需求。”张泰基在年会现场说,同时绿氢在氢能供给结构中的占比将显著提升,预计2040、2050年将分别达到45%和70%。

具体来看,绿氢将成为新型电力系统构建的重要组成部分。当前新型电力系统正在大力推动新能源的可靠替代,但电网的建设速度已明显落后风光发电项目的建设速度,风光电力无法完全消纳,造成资源浪费。采用氢电耦合、多元互补的电力消纳解决方案可以有效解决问题。

绿氢也将成为西气东输工程的重要补给。当前我国天然气消费用量大,对外进口依赖高,采用天然气掺氢可以带来多重效益,包括提高天然气管网的输气能力,降低天然气保供压力;规模化利用,降低二氧化碳及大气污染物排放;对氢气运输、氢能运用开拓更多的可能性等。

同时绿氢是工业、交通、建筑等领域脱碳的重要抓手,这些领域对氢气的需求正在大幅增长,预计2030年需求达到3715万吨氢气,2060年需求达到1.3亿吨氢气。

“综合来看,绿氢价值链包括大消费领域价值、大工业领域价值 、大交通领域价值。这三驾马车是拉动绿氢产业发展的关键。” 张泰基总结。

在年会现场,张泰基还重点介绍了涵盖电源、制氢、储运加、氨醇等加工多个环节的风光氢氨醇融合发展产业链。在电源侧,风电用的风机是明阳集团的优势产品,目前明阳集团18 MW全球最大海上风电机组MySE18.X-28X,叶轮直径超280米,最大扫风面积66052平方米,相当于9个足球场大小,是国之重器产品;明阳集团还针对光电推出了朱雀系列产品。

制氢方面,明阳集团针对联网模式、离网模式的制氢技术及装备都展开了相应布局;储运方面,明阳集团采用了产业合作的模式,目前公司正在深化与中集、“三桶油”间的合作;绿氢制氨醇方面,明阳集团布局了海洋综合能源和绿色化工零碳园区以及海上综合能源岛等。

锻造顶尖制氢技术,筑圈融合发展

绿氢行业“咽喉”是电转氢技术,为了助力解决行业发展初期所存在的痛点问题,明阳集团将目光瞄向碱性电解水制氢技术、PEM电解水制氢技术、海水直接电解水制氢技术,并对其他前沿制氢技术保持关注,目前研发实力处于国内第一梯队。

明阳集团ALK电解槽MYDQ2000-1.6-A具有体量大(产氢规模1500-2500 Nm?、直流电耗4.2-4.5 kWh)、集成高(过程设备模块化设计、撬装式高度集成)、智能化(一键式操作、无人值守)等优点。该款电解槽在材料创新(新型涂层技术、单元槽电压降低0.1-0.2 V、每立方米电耗降低0.3 kWh)、工艺创新(定量排水、回流式水封、降低氢气和原料水损耗)、结构创新(单元膜面积大结构紧凑、电极支撑结构降低电压降)均实现了创新。

张泰基分析,目前离网/海上制氢痛点有:1、无电网支撑,碱性难以耐受波动性;2、典型光伏,单日稳定供电时长<2小时,全年一般不超200小时;2、海上大体积、大重量的电解槽适用性低且施工成本高;3、环保问题;4、安全性问题。对此,明阳集团全自主开发了柔性化集装箱式PEM制氢站,适应海上风电制氢、陆上离网制氢等柔性制氢需求,具备完整性及便捷性设计、无需施工、通电通水后即可产出高纯度氢气等优点。

该柔性化集装箱式PEM制氢站额定产氢量200Nm³/h,最大可扩展至500Nm³/h,稳定产氢压力不低于3.5MPa,在5-130%宽功率波动范围内运行,响应速度快,可实时动态跟随风光电力波动。制氢站搭载明阳自主开发的最新一代小体积轻量化兆瓦级PEM制氢电解堆,基于安全、能效、成本综合设计理念,电流密度不低于1.5A/cm²,直流电耗<4.5 kWh/ Nm³-H₂;

“PEM制氢电解堆已经迭代到第二代,第三代开发已经启动。” 张泰基透露,我们针对柔性制氢有长远规划,包括电解堆及制氢站的不断迭代、海上风电制氢一体化如何实现等。

明阳集团在积极构建全自主化技术链的同时,也联合行业内优势企业,共同构建完备的绿氢制-储-运-加-用产业链,形成技术、产业、应用融合发展的氢能产业生态圈。“氢能产业链很长、覆盖面很广,有足够的容纳空间,我们一直秉承‘筑圈建群、融合发展’理念及非常开放的态度,期待大家都能参与进来。” 张泰基说。

作为领先氢能企业,明阳集团在2022-2023年已经带头参与建设了多个代表性的绿氢项目,包括:1、位于广东中山的明阳电气制氢加氢一体站项目,项目组成为30 Nm³/h 电解制氢+64 kg/天加注量。该项目占地小,可实现快速建站加氢;采用明阳自发光伏电力或谷电电解水制氢,氢气用于园区燃料电池叉车的运行;2、位于内蒙古锡林郭勒多伦县的明阳多伦工业园区100MW 风电制氢一体化示范项目,项目组成为100MW陆上风电+8x1000Nm³/h 电解制氢+2万吨绿氨。该项目重点开展可再生能源电解水制氢耦合合成氨技术示范,开发了符合我国能源结构特点的全链条“氨—氢”绿色碳循环经济路线;

3、位于内蒙古包头达茂旗的风光氢氨源网荷储一体化项目,年产5万吨绿氨,可解决氢气在储存与运输环节存在的巨大痛点;4、位于广东阳江的明阳阳江海上风电海水制氢项目,项目组成为500MW海上风电+ 电解制氢,是全国首个启动施工的“海上风电+海洋牧场+海水制氢”融合项目。

在演讲的最后,张泰基还重点提到位于海南东方的“明阳海南东方海上风电海上制氢陆上合成绿色甲醇项目”,项目建设时间在2025年,项目组成为2.4GW海上风电+18万吨绿氢+53万吨绿色甲醇,是全国首个万吨级规模“海上风电+海上制氢+陆上合成甲醇”融合项目。

可以看出,拥有雄厚资源与技术实力的明阳集团,正以实际行动推动绿氢价值链、产业链、技术链三方融合且卓有成效,将在广阔的氢能大道上发挥好“领头羊”的作用。

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