技术难、设备卷！绿氢项目难逃成本桎梏？

汽车 2024-11-24 15:17 吉林

2024氢能嘉年华

12月20日中国·北京

参会、赞助联系：刘梦 13756043953

发展氢能新质生产力就是布局未来、创造未来、竞争未来

氢能产业发展如日中天，上游制氢环节也在加足马力，从去年开始，电解水制氢环节突然大规模爆发，直接影响绿氢产能加速扩张，然而风风火火走过一年多，如今究竟怎么样？

据统计，2024年每个月就有10余个氢能项目签约、落地或投产，其中60%的项目都有绿氢参与。

风光制氢一体化、绿氢合成氨、绿氢制绿色甲醇……绿氢项目正在越来越多地被用来生产“绿色燃料”，绿氢发展快速向绿氨及绿醇延展，这使得氢能产业链越来越长。

以目前国内在建及投产的几个绿氢项目为例，谈谈绿氢项目的核心问题都有哪些——

作为我国首个万吨级光伏制氢项目，新疆库车光伏制氢示范项目一直以来都饱受争议。

2021年11月30日，该项目正式启动；2023年6月，该项目顺利产氢；2023年8月30日，随着配套的光伏电站全部建成、实现全容量并网，该项目全面建成投产。

2021年11月下旬，该项目因新疆突遇的沙尘暴而遭受光伏设备损毁的消息被各个媒体报道，一时间业内传言该项目光伏电站收到损坏，事后相关人员透露称，因该项目附近还有其他光伏电站项目，所以整体上并未收到太大损坏。

今年8月30日，在该项目平稳运行一周年之际，多个关于该项目的“负面信息”也随之传出：首年产量只有预期目标的35%、电解槽一直以不到装机容量的三分之一运行等等。

开创性的项目如同“摸着石头过河”，但难能可贵的是我们可以从新疆库车光伏制氢项目中获得到许多经验并应用到更多的绿氢项目之中。隆基李振国亲自回应关于电解槽运行情况问题：当光伏资源较少时，不需要调动所有电解槽一起运行来产氢，只需要三分之一的电解槽运行就足以，借此打破技术及设备安全等传言。而关于产量问题，中石化也回应表示可再生能源的可靠性并不稳定，未来仍需优化，此外塔河炼化厂所需氢气量也不大，未来随着扩能改造，氢气需求量将进一步加大。

从新疆库车光伏制氢项目我们可以看到，在大型制氢项目建设的过程中，一直在遇到各样的挑战，建设前期的设备招标问题，建设初期的项目设计问题，建设后期的设备安装问题以及建设全过程的资金问题等等，从成本、设备、技术等方面，我们总结——

制氢成本仍旧高昂

新疆库车光伏制氢项目，根据行业内测算，该项目制氢成本在12.95元/kg—14.02元/kg之间，与天然气制氢和工业副产氢相比，成本相对具备优势。

现阶段我国绿氢制取方式仍是电解水制氢，四种电解水制氢方式中，碱性电解水制氢和PEM电解水制氢发展较快，但成本仍然约为21.9和25.3元/kg，是化石能源制氢成本的2-3倍。尽管今年以来电解水制氢成本已经有所下降，但仍旧高于蓝氢和灰氢。

此外，电解水制氢需要耗费大量电能，据测算电解水制氢1千克耗电约35-55度左右，所以电解水制氢成本取决于电价的高低。碱性电解水制氢是绿氢制取最成熟和成本最低的方式，电费成本约占碱性电解水制氢总成本的80%左右，据测算，当电费降低至0.2元/度时，电解水制氢才具有较大的经济推广性。

近年来，可再生能源发电成本持续下降，2024年中国东部地区光伏发电成本低于0.25元/度，若使用可再生能源直接发电制氢，绿氢成本与天然气制氢成本接近，经济性明显提升。

但是，可再生能源发电具有较强的间歇性、波动性、随机性，电力输出系统稳定性较差，很难为制氢设备提供一个持续稳定的电力供应。以风力发电为例，日内的功率输出波动范围极大，极端情况下可在0-100%范围内变化，这就要求制氢系统与风光等可再生能源耦合需具备较宽的功率运行范围和较快的启停响应速率。

制氢设备“卷”到天际

新疆库车光伏制氢示范项目建设时间较早，所以应用的制氢设备是52台单槽制氢能力1000Nm³/h 的碱性电解槽，配套建设13组电解水气液分离设施和7组氢气纯化设施，供货商分别是隆基氢能、考克利尔竞立以及派瑞氢能，据测算，单套制氢设备价格在692万左右。

绿氢项目的接连开工，使得国内电解水制氢设备从性能到价格都已经“卷”到了天际。

在设备性能上，碱性电解槽面临风光波动性适应问题，PEM电解槽面临质子交换膜原料和价格问题，AEM电解槽和SOEC电解槽大规模使用案例较少，各家在电解槽产氢量上的比较已经攀升到新的高度。

从2019年有1000标方的碱性电解槽下线至今，碱性电解槽产氢量可谓是没有最高，只有更高，1200标方、1500标方、2000标方、3000标方、4000标方、5000标方接连下线，电流密度、能耗、负荷范围等指标也是一再创新，然而实际设备在可靠性、稳定性及使用寿命方面究竟如何还需要时间的检验。

在价格上，近两年采购招标的制氢项目公布的中标价格来看，电解槽价格正在一降再降，甚至已经有470万左右的碱性电解槽价格，让行业内为之一震。

制氢技术仍需进步

电解水制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出。

根据电解槽的不同电解质材料和工作原理，国内主流的水电解技术可分为碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）和固体氧化物电解水制氢（SOEC）四种类型。

目前主流的电解槽技术（如碱性电解槽、PEM 电解槽）转换效率仍有提升空间，尤其是在大规模应用场景下，如何进一步提高电能到氢能的转换效率，降低能源损耗，是关键问题。例如，部分碱性电解槽的转换效率在 60%-70%左右，PEM 电解槽的效率虽相对较高，但也有待进一步突破。

由于可再生能源发电的波动性，电解槽需要具备良好的功率调节能力，以适应不同的电力输入条件。然而，现有的一些电解槽在面对频繁的功率波动时，可能出现响应速度慢、稳定性差等问题，影响制氢的连续性和质量。

大型绿氢项目通常要求电解槽能够长时间稳定运行，但部分电解槽在长期运行过程中可能出现电极腐蚀、隔膜损坏等问题，导致设备的使用寿命缩短，增加了维护成本和停机风险。

这些都在考验着电解水制氢技术的提升和创新，面对我国制氢市场更新迭代如此之快，各家制氢厂商使出浑身解数，在材料及工艺上不断创新，同时也在技术上不断挖掘，力求能开发出满足市场需求的电解水制氢设备。

作为最早实现产业化的电解水制氢技术，碱性电解水技术已能够实现大规模制氢应用，目前国内已实现兆瓦级制氢应用。从最初的航空航天工业，到后来的燃煤电厂发电机冷却用氢，再到如今的大规模可再生能源耦合制氢，基本采用了ALK技术。

PEM制氢在过去十年发展迅速，相比于碱性电解水工艺，其占地面积较小，与可再生能源的适配度更高，国内目前已实现规模较小的商业化运作。AEM 电解水制氢正逐步从小规模研究应用到商业化示范过渡阶段，但是从成本、能效及寿命方面来看，距离大规模商业化应用还有很长的路要走。

总体而言，可再生能源大规模制氢是绿色、低碳能源转型和应对气候变化的希望，更是实现经济结构性转型的重要路径。随着氢能产业的快速发展和政策的支持，大型化、低成本、低能耗是产业发展共识，电解水制氢的市场需求和应用前景将更加广阔。

来源：氢能观察记者：张赢

2024（第二届）氢能嘉年华——中国氢能100人论坛年会

总结2024年产业链情况，展望2025年氢能发展前景，通过全方位、深层次的交流，合力解决技术难点、行业痛点。

主办：中国氢能100人论坛 HEC100

承办：氢能观察 | 新能智库

2024年12月20日中国北京新世界酒店

拟邀企业（部分）

拟邀嘉宾（部分）

联系我们

满盈：18043147317

刘梦：13756043953

赫铭：13578986483

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxMTUxNzgyOA==&mid=2247597105&idx=2&sn=e1fb5893bdd5022e4e499c801b56c2ae

氢能观察

氢能与燃料电池产业权威新媒体与咨询机构！提供资本、技术、人才、项目数字化服务，助力全球氢能及燃料电池整体水平。

最新文章

突发！宝武转让旗下氢能公司51%股权

5亿元！中金资本成立氢能创投基金企业

中自科技：收到新研氢能开发定点通知