持续提升技术水平，多措并举推动制氢产业链各环节降本增效，是行业实现可持续发展的必然选择。
“氢能为我国经济社会绿色低碳转型提供了新的增长空间。应推动可再生能源制氢广泛应用，打造氢能产业绿色低碳发展体系。在制氢方面，我国可再生能源制氢项目主要集中在内蒙古、河北、宁夏等风光资源丰富的地区，应推动跨界协同，拓展应用市场，破解电解水制氢产业技术难题。”中国科学技术协会主席万钢在日前召开的2022年中国氢能产业大会上表示。
碳达峰碳中和目标下，氢能产业迎来快速发展机遇，我国可再生能源装机规模目前居全球第一，绿氢供给潜力巨大，以绿电制绿氢，促进氢能产业健康发展成为行业共识。多位专家认为，持续提升技术水平，多措并举推动制氢产业链各环节降本增效，是行业实现可持续发展的必然选择。
多重因素推高制氢需求
阳光氢能科技有限公司董事长彭超才表示，目前全球已有多个国家制定了氢能发展政策及发展战略。总体来讲，氢能发展有三大驱动力，首先是深度脱碳的需求。其次，氢能将在助推经济增长方面发挥重要作用。最后，对于部分国家而言，发展氢能有利于保障国家能源安全。
在彭超才看来，可再生能源与绿氢协同发展是支撑我国降碳的重要方向。“在终端能源消费中，我国氢气需求量占比最高，且总体需求量也比较稳定。预计到2030年，全球氢气需求量约为1.3亿吨，我国的这一数据也将达到3715万吨，这一预期将有效带动我国制氢产业加速发展，预计电解水制氢在氢总产能中的占比将从此前的不到1%提升至10%左右。”
广东优社动力科技有限公司总监曹施鹏认为，风电、光伏在很多地区面临消纳等问题，通过电解水制氢实现电氢转换，可有效解决我国可再生能源消纳及并网稳定性问题。可再生能源装机规模稳步扩大、消纳难题得到解决的同时，电解水制氢将获得更便宜的电价，有利于进一步降低制氢成本，促进氢能产业链良性发展。
随着绿氢需求的不断增长，电解水制氢装备市场也将迎来快速发展。“当前，全球电解槽装机容量迅速增长，据统计，2020年，碱性电解槽占总装机容量的70%， PEM电解槽装机容量约占25%。预计到2022年底，全球电解槽总装机量可达1.4吉瓦，总产能比2021年增长近3倍。”彭超才称。
技术装备存挑战
规模持续增长的同时，电解水制氢行业仍面临不少挑战。彭超才提醒，首先是装备技术成熟度和规模化生产能力有待提升。“在制氢电源方面，目前普遍采用晶闸管电源，但未来需要向IGBT技术更新迭代，制氢电源与制氢装置的深度耦合需要持续攻坚；同时制氢设备材料和结构的创新能力不足，在设备性能衰减、腐蚀，以及动态响应等方面需要行业的更多关注。”
“其次要考虑未来大规模制氢对电网的影响。随着规模的增长，电解水制氢有可能成为电力系统的最大负荷。在从氢到电氢耦合的转变过程中，实现大规模制氢的同时如何进行电网升级将持续考验整个行业。”彭超才称。
考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司业务发展总监黄雪兴提醒，除中国以外，全球制氢企业约有60家。但在我国，氢能全产业链中已有1000多家企业，到2022年底，制氢相关企业预计将接近200家。“电解水制氢产业步子不宜迈得太大，要用严谨的科学态度，有计划、循序渐进地布局产业，在深入研究成本控制和技术提升的同时，找到合适的商业推广模式。”
黄雪兴进一步表示，氢能人才问题也不可忽视。“目前氢能行业的人才培养远远不够。以制氢为例，这一环节包括技术研发、设计、工艺、制造、售后、维护、调试、维修等，只有在每个领域找到相应的人才并组成稳定的团队，才能帮助企业推出更高质量的产品和服务体系，助力产业发展。但目前，全国仅有一两所高校开设氢能专业，与氢能行业息息相关的电化学又是相对冷门的专业，导致氢能产业人才严重缺乏。”
打好降本增效“组合拳”
黄雪兴表示，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。
“电解水制氢成本中，75%以上是电价，其对成本影响最大。另外，受大环境影响，设备硬件与材料成本，以及人工成本短期内不会下降， 因此要从技术水平、制造工艺、效率三方面着手，推动电解水制氢成本下降。 其中，效率不只是制氢效率，还包括企业在运营管理过程中的运作效率。最后，产品质量和可靠性也尤为重要，理论上产品质量越好，成本就越高。但从产品全生命周期看，如果电解槽可以持续使用25-30年，但却质量不好需要经常维修，反而增加了客户的使用成本。基于这样的理念，不断提升产品质量和可靠性，也将有效控制总成本。”黄雪兴表示。
彭超才表示，《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》提出，在风光水电资源丰富地区，开展可再生能源制氢示范，逐步扩大示范规模，探索在氢能应用规模较大的地区设立制氢基地。当前，我国已初步形成了8个制氢基地，不同的基地将执行管道掺氢、风电制氢等不同制氢方式。现阶段，绿氢成本仍较高，通过技术、成本等方面的持续攻坚，利用制氢基地实现更大规模制氢，相信到2030年，绿氢和灰氢、蓝氢相比将具备价格优势。”
文 | 本报记者 仲蕊
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见习编辑 | 李泽民
