2022年全球電解槽市場放量，電解水制氫設(shè)備環(huán)節(jié)成為市場風(fēng)口，呈現(xiàn)“量質(zhì)齊升”的特點：(1)企業(yè)涌向電解槽環(huán)節(jié)，新產(chǎn)品發(fā)布、項目啟動、項目交付的消息不斷;(2)產(chǎn)業(yè)分工進一步細化;(3)規(guī)模突破，電解制氫項目達到百兆瓦級別。2022年成為氫能產(chǎn)業(yè)“夢想走向現(xiàn)實”的一年!
在眾多新晉電解槽企業(yè)中，新能源企業(yè)是最引人矚目的“新勢力”;在電解槽技術(shù)中，產(chǎn)業(yè)鏈配套齊全、成本較低的堿性電解槽成為現(xiàn)階段電解水制氫的主角，也是眾多電解槽企業(yè)的“寵兒”。
成熟的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，疊加眾多企業(yè)的涌入，使堿性電解槽市場呈現(xiàn)激烈的市場競爭。在“雙碳”背景下，大規(guī)?？稍偕茉粗茪湫枨笃惹?，堿性電解槽也出現(xiàn)了大型化、高響應(yīng)、低電耗等新要求。
什么樣的企業(yè)能夠打破市場競爭格局，抓住新的市場機會?
陽光氫能是國內(nèi)最早涉足氫能的新能源企業(yè)之一，通過提前布局、重視技術(shù)研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新形成了核心部件與材料的研發(fā)生產(chǎn)能力，IGBT制氫電源、堿性水/PEM電解槽產(chǎn)品和可再生能源電解制氫解決方案，并形成了產(chǎn)能優(yōu)勢。在新的市場背景下，陽光氫能有望分享全球電解槽市場爆發(fā)紅利。
氫云鏈希望通過了解陽光氫能的電解水制氫在技術(shù)、產(chǎn)品、項目實踐等方面的具體優(yōu)勢，探討國內(nèi)電解槽發(fā)展遇到的問題，以及對電解槽企業(yè)的啟示。
堿性電解槽市場的新挑戰(zhàn)
堿性電解槽是現(xiàn)階段的主流。由于技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)定、成本相對低廉、產(chǎn)業(yè)鏈相對成熟等優(yōu)點，堿性電解槽在國內(nèi)市場中已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在國內(nèi)的大型制氫項目中更是擔(dān)當(dāng)“主角”。
近期各新晉電解槽企業(yè)發(fā)布的產(chǎn)品也以堿性電解槽為主，由此堿性電解槽市場迅速進入了市場競爭階段，新晉玩家必須“出手即巔峰”，才能在市場競爭中立足。
新需求下的新機遇。隨著可再生能源制氫從概念向?qū)嵺`發(fā)展，堿性電解槽環(huán)節(jié)在技術(shù)發(fā)展、市場競爭、技術(shù)需求等方面發(fā)生了重大變化。
(1)大型化。快速增長的綠氫需求推動電解槽的單體和系統(tǒng)規(guī)模向大型化發(fā)展。如產(chǎn)氫量1000Nm3/h以上的電解槽在技術(shù)上不斷突破、系統(tǒng)則已經(jīng)突破百MW級別。
(2)高動態(tài)響應(yīng)。電力來源從穩(wěn)定的網(wǎng)電向高波動性的新能源轉(zhuǎn)變，要求電解槽有分鐘級的啟動時間和更快的響應(yīng)速度。
(3)低電耗。堿性電解槽的電力成本占氫氣成本70%以上，降低電耗是提高綠氫經(jīng)濟性的關(guān)鍵。
這對堿性電解槽的前端電源、動態(tài)響應(yīng)性能、電流密度、綜合電耗、多槽系統(tǒng)集成等方面都提出了新的挑戰(zhàn)，也為市場帶來了新的機遇。
陽光氫能的堿性電解制氫解決方案
在新的市場需求下，舊格局有望打破，什么樣的企業(yè)能夠在新的競爭形勢中“突圍”而出?氫云鏈認(rèn)為，在大規(guī)模可再生能源制氫的背景下，兼?zhèn)浼夹g(shù)能力和新能源產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的新能源龍頭企業(yè)對可再生能源制氫的理解更加全面和深入。
陽光氫能就是國內(nèi)最早涉足可再生能源制氫的新能源龍頭企業(yè)之一?；谔崆安季值膬?yōu)勢，陽光氫能是最早推出可再生能源電解制氫解決方案的企業(yè)之一，也是最早掌握電氫耦合核心技術(shù)的企業(yè)之一，最早形成GW級別的生產(chǎn)能力的企業(yè)之一。
通過對材料、核心部件，到電解槽、氣液分離純化及電氫耦合系統(tǒng)的潛心研發(fā)，陽光氫能實現(xiàn)了制氫電源、動態(tài)響應(yīng)性能、電流密度、綜合電耗、多槽系統(tǒng)集成與運行優(yōu)化等一系列難題的突破，形成大規(guī)?？稍偕茉粗茪湟惑w化系統(tǒng)解決方案能力。
材料和設(shè)計創(chuàng)新突破電解槽性能難題。通過建立材料和核心部件的自主研發(fā)能力，優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)、流場和電化學(xué)特性的設(shè)計，改進工藝控制算法，陽光氫能實現(xiàn)了堿性水電解槽電流密度、綜合電耗、動態(tài)響應(yīng)能力等核心性能指標(biāo)的提升。
IGBT制氫電源解決電網(wǎng)友好性和可再生能源波動性問題。電源是可再生能源制氫的關(guān)鍵設(shè)備之一。陽光氫能的制氫電源采用IGBT全控型功率器件和PWM控制技術(shù)，使網(wǎng)側(cè)電流諧波含量<3%，功率因數(shù)>0.99，滿足了電網(wǎng)對諧波、功率因數(shù)等電能質(zhì)量的要求。同時可以做到毫秒級功率調(diào)節(jié)響應(yīng)，解決了與可再生能源匹配性的問題。
智慧氫能管理系統(tǒng)解決系統(tǒng)大型化問題。堿性電解槽單體的產(chǎn)能尚處于兆瓦級，百兆瓦級甚至更大規(guī)模的制氫工程需要多臺電解槽并聯(lián)形成陣列，此時管理系統(tǒng)的關(guān)鍵性凸顯。陽光的智慧氫能管理系統(tǒng)在風(fēng)、光、網(wǎng)多種能源的控制，多臺電解槽的投切及運行控制策略等方面積極地進行了技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了制氫系統(tǒng)運行于最優(yōu)效率區(qū)間、系統(tǒng)能耗大幅降低等目標(biāo)，解決了大容量、多臺套電解制氫管理難題。
此外，陽光氫能還建成了全國首個電解水制氫系統(tǒng)綜合測試平臺，滿足最大3000 Nm³/h制氫系統(tǒng)測試需求，避免了在項目現(xiàn)場才能對電解槽進行檢測與調(diào)試，極大地提高了研發(fā)效率和交付能力。
從適配風(fēng)光功率快速波動的IGBT制氫整流電源，到高電壓、低電流的電解槽，再到先進的智慧氫能管理系統(tǒng)，陽光氫能的探索和創(chuàng)新解決了堿性電解槽在可再生能源制氫領(lǐng)域的諸多新挑戰(zhàn)，形成了一套完整的綠電制氫解決方案，實現(xiàn)了制氫與可再生能源發(fā)電的高效耦合。
陽光氫能的堿性電解制氫實踐
紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。陽光氫能堅持實踐創(chuàng)新，針對可再生能源制氫的各類場景和模式開展項目實踐，實現(xiàn)了多個“第一”和突破。
研發(fā)實踐。技術(shù)、產(chǎn)品和方案必須要在實踐中檢驗，并不斷迭代發(fā)展。2020年6月，位于合肥的“可再生能源變功率制氫及氫儲能發(fā)電實證平臺”建成投運，率先實現(xiàn)了純離網(wǎng)變功率制氫，自發(fā)自用余電上網(wǎng)等多種工作模式。該項目是全國首個光伏離網(wǎng)制氫及氫儲能發(fā)電實證平臺，對國內(nèi)開展純離網(wǎng)變功率制氫及電-氫-電閉環(huán)系統(tǒng)和光、儲、氫綠色能源協(xié)同應(yīng)用的研究起到引領(lǐng)作用。
商業(yè)化項目實踐?？稍偕茉措娊庵茪浔仨氃趯嶋H的案例中探討商業(yè)化的可能。2021年，陽光氫能1000Nm³/h堿性電解水制氫系統(tǒng)交付吉林白城，實現(xiàn)了真正意義上的新能源制氫商業(yè)化示范，對風(fēng)光制氫、加氫一體化進行了有意義的嘗試。
陽光氫能可再生能源制氫系統(tǒng)已應(yīng)用在內(nèi)蒙古、寧夏、安徽等多地光伏、風(fēng)電制氫項目中，為能源電力、石油化工、交通運輸領(lǐng)域，提供“脫碳”解決方案。
小結(jié)
對比光伏、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈條更長，技術(shù)要求更高，商業(yè)模式尚未明確，需要通過持續(xù)的創(chuàng)新和實踐才能實現(xiàn)技術(shù)與商業(yè)化的持續(xù)突破，氫能崛起注定是一場持久戰(zhàn)。在這場馬拉松比賽中，陽光氫能已經(jīng)具備了一定的優(yōu)勢。
德國墨卡托中國研究所認(rèn)為，在電解槽環(huán)節(jié)，中國企業(yè)至少還需要5年時間才能趕上西方領(lǐng)先的制造商。要實現(xiàn)加快縮短與國際先進水平間的差距，加快推動可再生能源制氫的應(yīng)用推廣，助力國家“雙碳”任務(wù)達成的目標(biāo)，需要全產(chǎn)業(yè)鏈的齊心協(xié)力，共克難關(guān)，也需要有企業(yè)敢于領(lǐng)頭、勇于創(chuàng)新，帶領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。陽光氫能的“風(fēng)光+制氫”組合拳戰(zhàn)略值得期待!
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