SMM10月25日讯：在SMM主办的 CHFC 2023（第三届）SMM氢能及燃料电池产业年会-氢能制加储运专场 上，卧龙电气驱动集团有限公司中央研究院氢能技术总监周祖平介绍了制氢及技术情况、AEM技术及案例、制氢电源及案例等内容。 市场及行业情况 政策大背景 2020年9月22日，中国在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣布：将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值后，努力争取2060年前实现碳中和。随后，英国、加拿大等在1990年已实现碳达峰的国家纷纷作出2050年实现碳中和的承诺。 为实现这一承诺，中国陆续发布重点领域和重点行业实施方案、出台保障措施。聚焦发改委等部门联合印发的《十四五”现代能源体系规划》，基于“1+N政策框架，系统性推进“碳达峰”、“碳中和”工作，落实碳达峰行动方案，发展绿色相关产业现已成为重点投资领域。 绿氢背景和产业现状 1.目前阶段电解水制氢占比仅有1% 根据中国煤炭工业协会数据，2021年我国氢气产能约4000万吨/年，产量3300万吨，各制氢技术占比分别为：煤制氢63.6%，天然气制氢13.8%，工业副产制氢21.2%，电解水1%（不都是绿电）。目前制氢业每年共排放约3.6亿吨二氧化碳。 2.大力发展零排放的绿氢，是实现“碳达峰”、“碳中和”的重要路径。 到2060年，我国氢能需求预计达1.3亿吨，其中工业需求占主导地位，占比约60%，交通运输领域将逐年扩大规模达到31%。在制氢端，2060年绿氢能源占比达70%。 3.发展绿氢，障国家能源安全。 氢能是未来国家能源体系的组成部分，氢能可以促进更高份额的可再生能源发展，有效减少我国对油气的进口依存度。 氢能储能和其他储能特性对比 氢储能的优点：功率范围跨度大，从kW级一直到GW级都可以实现；存储周期长，适合于从小时到数周的存储时间尺度。 中国市场前景 中国氢能联盟研究院预测，2030年中国电解水制氢将会达到100GW装机容量。2050年中国电解水制氢达到500GW装机容量。 光伏行业预测，到2025年，光伏发电成本会达到0.2元/kWh，在此电价成本下，绿氢的成本将会和蓝氢相当，接近灰氢，市场竞争力会明显提升。 欧洲市场前景 欧洲氢能产业界正计划通过扩大绿氢产业规模、提高制氢效率，进一步降低成本，到2030年使欧洲绿氢产能达到440万吨，占欧洲氢能消费量的25%，从而让绿氢在欧洲逐渐成为主流。 美国市场前景 2022年9月美国能源部发布《国家清洁氢战略与路线图》（草案）。该路线图全面概述美国氢气生产、储运和应用的潜力，阐述清洁氢将如何助力美国脱碳和经济发展目标。 美国能源部的目标是将清洁氢的生产增加到2030年的1000万吨/年，2040年2000万吨/年，2050年5000万吨/年。 2021年6月启动的Hydrogen Shot目标是在10年内实现1公斤清洁氢生产成本降至1美元。 制氢及技术情况 主要制氢技术路线 氢气的制取主要有三种主流的技术路线： 灰氢：以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源重整制氢； 蓝氢：以焦炉煤气、 氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产物提纯制氢； 绿氢：以新能源电解水制氢为代表的可再生能源制氢。 2021年中国可再生能源弃电量统计 新能源弃电应用于制氢是一个典型的应用，显然目前400亿左右千瓦时的弃电量满足不了中国绿氢的用电需求。随着新能源发电成本的降低，制氢设备成本降低，绿氢的价格在2025年会接近，2030年会低于蓝氢。必将会促进建设更多的风电，光伏和核电等清洁能源发电用于制氢。带动了整个新能源行业的发展。 AEM技术及案例 卧龙Enapter战略合作 2023年初，卧龙集团与德国Enapter公司签署了合作备忘录，在中国建立AEM 电解槽工厂，结合双方的优势，致力于提供AEM水电解制氢设备和系统解决方案，并率先建设小型AEM氢能综合能源应用示范系统。 产品型谱 标准化、可灵活叠加扩展、分组系统控制的绿色制氢系统。 动态响应快，适用于新能源制氢。 搭载高效便捷安全的监控系统，可在几分钟内完成设置，并可进行远程控制和管理。 模块工作组合方式 Enapter的专利阴离子交换膜 ( 电解槽是一种标准化的，可堆叠的和灵活的现场制氢系统。模块化设计-集成了先进的软件系统，使得几分钟内就能完成配置，实现远程控制和管理。通过多个电解槽堆叠起来达到所需的氢气制备流量。 卧龙基于AEM的新能源制氢系统解决方案 卧龙发挥自身在光伏、交直流微电网、制氢电源系统和EMS系统的技术和产业化优势，结合AEM电解槽，为国内用户提供全套的新能源制氢系统解决方案。 氢能发电备用电源 跨国科技公司Wilo建造了绿色氢能电站，给Wilo总部和工厂提供应急备用电源。该电站可满足2天的电能自给。该氢能电站由四个核心组成部分： ⚫智能工厂屋顶上的光伏系统。 ⚫使用光伏发电的96个AEM电解槽群创造绿色氢。 ⚫29.8m储氢罐，实现短期到长期储能。 ⚫提燃料电池将氢在需要时转化为电能。 ⚫模块化系统应能生产多达10吨的绿色氢，电解过程释放的废热也可直接在现场使用。 制氢电源及案例 卧龙氢压机系统解决方案 氢气压缩机是加氢站的三大核心部件之一，相较于活塞式压缩，隔膜压缩机具备压缩过程中不受污染、压缩过程无泄漏、压缩比大、排气压力高等特点，因此，常用的氢气压缩设备为隔膜式压缩机。 当前氢气压缩机国产化比例正在逐步提高，卧龙集团与国内多家压缩机厂家达成合作，提供氢气压缩机所用的电机、变频等驱控产品，也可以提供全套氢气压缩机系统。 卧龙制氢电气撬系统 ⚫一体化制氢电气撬系统，适用于新能源分布式制氢，电解槽测试平台等场景。 ⚫集成了高开柜、变压器、电源、热管理系统和二次辅机供电系统。既能适配碱性电解槽又能适配PEM 电解槽。 ⚫无需外部提供二次供电电源，非常适合于配电条件较差的新能源分布式制氢。

SMM10月25日讯：在SMM主办的 CHFC 2023（第三届）SMM氢能及燃料电池产业年会-氢能政策与实践专场 上，华能清洁技术研究院氢能技术部副总工张畅介绍了绿氢技术发展现状、华能技术研发与示范以及发展愿景和布局。 “双碳”战略目标下的氢能产业 氢能是未来能源体系的重要组成部分，将在能源生产端和消费端助力深度脱碳。 氢能兼具能源属性与工业属性，是推动能源生产消费绿色低碳转型的重要抓手。 中国是全球最大的产氢国，已初步掌握产业链的主要技术和生产工艺。 产业政策 氢能逐步成为全球新的战略竞争焦点，全球氢能产业政策加速落地。 氢能开发与利用被视为新一轮世界能源技术变革的重要方向。 发达国家积极在氢能产业进行布局，并相继制定了国家氢能发展规划，开始快速实施。 产业前景 绿氢市场需求巨大，发展前景广阔，将在未来能源体系中扮演重要角色。 国内目前需求总量超过2500万吨，保持着供需平衡；超过95%以上的氢气用于石油炼化、合成氨等产业。 传统能源“富煤缺油少气”的资源条件下，以煤制氢为主，电解水制氢占比不足1%。 IEA预测，2060年中国氢气需求量将接近9000万吨，绿氢占比将提升至80%。 双碳目标下“绿氢”的角色定位：源端能源载体，负荷端多元应用，助力深度脱碳。 发展绿氢产业对进一步放大氢能的降碳减排作用、促进全球绿色低碳发展至关重要。 电解水制氢技术 碱性电解水制氢在设备大型化方面具有优势，低电耗和高功率仍是攻关方向。 PEM制氢技术动态响应能力强，成本有待减低。 SOEC技术具有明显的能效优势，寿命问题亟待解决。 碱性电解水制氢技术 国内在碱性电解槽大型化方面走在前列，单槽超过1000Nm3/h的MW级系统已经投运，GW级绿氢基地已完成规划；国际上近年来针对碱性电解水技术研发放缓，集中攻关PEM等新技术。 碱性电解槽能耗和制氢系统集成与国际先进水平还存在差距，十四五期间将突破低电耗、大功率碱性电解槽制造的关键技术。 PEM电解水制氢技术 过渡金属催化剂逐步实现Ru、Ir贵金属的减量替代，PEM国产化加速，推动PEM电解槽成本下降。 核心材料的基础研发在PEM电解槽实现低电耗、耐高压和大型化过程中扮演关键角色。 SOEC电解水制氢技术 在单电池研发和电堆组装的基础上，国外厂商已经研发出成熟的电堆集成技术，单模块功率已大数百kW，通过模块的进一步组合能够构建MW级制氢系统。 国内单电池和电堆基础研发方面达到国际先进水平，但在系统集成能力不足，高温气冷堆核电站的投运为应用示范带来良好契机。 电解水制氢设备 制氢产业的推进带来电解槽市场需求规模的增加。 电解槽出货量在2022年达到800MW，2023年将翻番达到1.4-2.1GW，我国在全球装机量中预计占60-63%；到2030年，全球累计装机量会超过200GW。 碱性电解槽因经济效益更好将继续主导市场，2022年市场份额为80%。 电解槽制造商积极扩张产能，2024年前约有16GW的产能投产，市场供应将会数倍于需求。 未来方向-电氢耦合 氢作为含能体二次能源是理想的能源互联媒介。 GW级电解水制氢搭配跨季节储氢有望实现长周期和大规模储能，在不同尺度与其他储能技术形成互补。 电-氢-电转化过程中能量损失比较严重，能量总转化效率低（~30%）。 绿氢多元转化可以实现跨能源网络协同优化，助力难减排领域深度脱碳。 华能可再生能源动态电解制氢关键技术 研究成果得到了行业的广泛认可，奠定了集团在绿氢制备领域的领先地位。 为甘肃、内蒙、吉林等地区风光储氢一体化项目规划设计提供了坚实的技术支撑。 动态电解制氢技术将在甘肃光氢耦合示范项目应用。 华能彭州电解制氢科技创新示范项目 13MW氢气制-储-充一体化示范，可为500辆燃料电池车运行供应燃料级氢气。 项目采用2台单台1300标方/时国产碱性电解槽。 西南地区首个大型电解水制氢示范项目，成都市内首个绿氢供应基地。 甘肃张掖示范项目 第二代高电流密度1300标方/时电解槽；首次将大功率IGBT电源用于电解槽供电；强化光伏直接电解动态生产绿氢。 蒙东兴安盟示范项目（规划中） 2023年7月正式获得内蒙古自治区能源局批复。 华能兴安盟100万千瓦风光高比例绿氢制储输用一体化一期50万千瓦风电制氢示范项目。 50万千瓦风电项目综合开发（风电场、制氢厂、输电线路三个子项工程），兼顾制氢（80%）及并网（20%）需求。 54×1000Nm3/h的电解水制氢系统、27万Nm3储氢系统、液氧制备系统及电化学储能系统等。 集团首个氢年产量超过2万吨的大规模新能源制氢一体化项目，“以氢促电、电氢协同”助力构建新型电力系统。 匹配下游合成氨工厂需要，全额消纳绿氢，构筑“绿电-绿氢-绿氨”全流程发展新模式。 湖北应城示范项目（规划中） 大型风光碱性制氢系统开发及综合应用示范。 充分利用风电、光伏等可再生能源，打造集制、储、供一体化的氢气站，直供园区化工企业使用。 20000Nm3/h（功率约100MW），消纳风光电力，满足周边城市（武汉、孝感、天门、随州等）加氢站需求。 终期规模预计40000Nm 3 /h（功率约200MW），终期年制氢能力可达11680万Nm 3 。 未来技术研究方向 大功率、高效电解制氢系统成套技术；与可再生能源发电耦合的动态电解制氢技术；高效、安全的高温电解制氢技术；下一代高效、低成本电解制氢新技术。 总结 双碳目标下，绿氢在我国能源转型中扮演重要角色，是各类难减排领域实现碳中和的关键要素。 随着发电成本的降低、制氢设备制造成本的下降、技术水平的提高，可再生能源电解制氢将形成足够的竞争力。 氢能产业链覆盖面广，制氢设备、控制系统、氢电耦合等方面的技术问题尚待探索解决，需要大力投入研发和技术示范，需要扩大产业合作。 产业发展上需要因地制宜布局绿氢项目，以科技引领形成具有特色的产业发展模式。

尊敬的SMM用户： 感谢支持由上海有色网信息科技股份有限公司主办的“CHFC 2023（第三届）SMM氢能及燃料电池产业年会”，会议将于10月25-26日举行。 ▶会议签到时间：10月25日8:00-10:00 ▶会议联系电话：王甜 15221119163 》点击查看会议日程安排 扫描下图二维码查看参会嘉宾名片并在线报名参会

由安池科技有限公司自主研发的新一代120kW等级氢燃料电池系统成功量产下线。 作为第二代系统产品，相较于上一代产品，系统功率和峰值功率分别提升10kW和26kW。系统功率密度进一步提升，达到690W/kg。 该系统采用高精度控制和高可靠运行逻辑的自主集成与控制技术，可实现全场景自增湿式运行和-30℃无辅热冷启动，以电堆为核心的高集成度设计使得系统架构进一步简化，零部件数量进一步精简，有效降低了产品的尺寸和质量，娇小的身材可以适用于各类应用场景。 该产品具有大功率、快响应、高集成、高可靠等特点，基于本产品平台，后续将陆续推出不同功率等级的产品，以满足不同客户、不同使用场景的需求，可为客户提供高效、可靠、经济、安全和可扩展的燃料电池系统解决方案。 安池科技是一家从事氢燃料电池电堆及系统研发、生产和销售的科技型企业，专注于氢燃料电池电堆、系统的研发和应用，在交通及储能等领域不断拓展产品边界。公司氢燃料电池产品覆盖 30-260KW，拥有年产2000台套电堆及系统的制造产能。2021年公司从德国引进了年产能500万片的金属双极板PVD涂层自动化生产线，可对外提供专业高效的金属双极板涂层服务。

10月12日，山东省枣庄市人民政府印发《枣庄市碳达峰工作方案》，其中提到： 大力发展可再生能源。推进氢能突破发展。发挥化工企业工业副产氢资源优势，加强与氢能头部企业沟通对接，通过项目招引或合作开发方式，逐步构建氢能源产业链。 推动化工行业碳达峰。合理控制新增原料用煤，适度增加富氢原料比重，推动原料结构轻质化、优质化，加快实现工艺技术升级。 推进交通运输结构调整。提高公共服务领域锂电池车、氢燃料电池车等新能源交通工具使用比例，鼓励党政机关、企事业单位使用新能源运输工具，扩大民用新能源汽车应用规模。 推进新能源和清洁能源使用。挖掘氢能商用车辆应用潜力，积极对接潍柴、中通、重汽等技术成熟的龙头企业，加快开展氢燃料电池公交车、物流车试点。 加快基础交通设施建设。推进LNG加气站、充（换）电站、加氢站等清洁能源设施建设，支持建设“油气电氢”联合加注站试点。 加强绿色低碳技术研发应用。积极参与省级大电网安全稳定运行和控制、大容量风电、高效光伏、大容量电化学储能、低成本可再生能源制氢、CCUS等关键技术攻关。加强与高校院所、科研机构等交流合作，推广先进成熟绿色低碳技术，开展技术示范应用，推进氢能在工业、交通、城镇建筑等领域规模化应用。建设二氧化碳捕集利用与封存一体化项目。 加强碳达峰碳中和人才引育。支持高校和科研院所开设节能、储能、氢能、碳减排、碳市场等相关专业，建立多学科交叉、多专业教学的绿色低碳人才培养模式。

近日，北京市科委、中关村管委会，市发展改革委，市经济和信息化局，市生态环境局四部门联合印发了《北京市碳达峰碳中和科技创新行动方案》。《行动方案》部署了35项重点任务，包括突破氢能关键技术，加速氢能多领域规模化推广应用；重点发展绿氢制备关键技术及装备、氢的规模化储运技术及装备、车用燃料电池等，增强能源供给和保障能力。 《行动方案》提出，在基本原则方面重点体现"四个突出"。一是突出"科技引领、超前布局"，充分发挥国家战略科技力量和国际科技创新中心优势科技资源的主力军作用；二是突出"企业主导、联合攻关"，探索"揭榜制"、"赛马制"、"里程碑制"等新型科研组织和考核方式；三是突出"场景驱动、重点突破"，探索能源、建筑、交通、产业等行业低碳发展方式与转型路径；四是突出"示范带动，开放合作"，构建上下联动、联合开发、技术共享等协同推进的绿色低碳发展模式。 《行动方案》明确了到2025年、2030年的主要目标。到2025年与超大型城市特征相适应的碳减排碳达峰科技支撑能力显著提升，碳减排碳达峰科技创新体系基本形成；在2030年前形成碳达峰碳中和国家战略科技力量、市级"双碳"科技创新体系与绿色产业技术应用体系相融合的创新发展格局，具有国际影响力和区域辐射力的绿色技术创新中心基本建成。 《行动方案》从四个方面，部署了35项重点任务。 一是加强原始创新，推进底层和颠覆性技术突破。为适应北京市重点领域碳减排趋势，结合技术发展方向和产业发展需求，开展底层技术攻关。 突破氢能关键技术，加速氢能多领域规模化推广应用 ；加速储能技术进步，推动多路径储能技术突破，加快电力储能技术和全固态动力锂电池的规模化应用；推动汽车新能源化，提升新能源汽车竞争力。推动能源互联与供需互动技术，保障可再生能源为主的新型电网安全高效运行。发展低浓度二氧化碳捕集利用与储存技术，实现资源化利用并促进经济效益提升。积极探索负碳与碳转化前沿技术，重点培育可能突破的技术点。 二是加速升级迭代，推动低碳和零碳技术装备攻关。结合本市新能源和外调绿电快速增长现状， 重点发展新能源发电设备及装置、低成本长寿命储能系统、高压大功率电力电子器件、绿氢制备关键技术及装备、氢的规模化储运技术及装备、车用燃料电池 、跨临界二氧化碳热泵、中深层地热技术与装备，打造能源技术装备迭代验证平台，增强能源供给和保障能力。 三是强化场景驱动，推动双碳科技成果转化应用。围绕能源消费端碳排放占比较大的建筑、交通、产业等行业节能降碳需求，加快推动绿色建筑、低碳交通、循环园区、节能社区、低碳农业和生态碳汇六大板块的应用场景建设，集成创新性成果开展场景示范应用，形成可复制的标杆样板工程，推动双碳科技成果落地推广。 四是加大示范引领，构建区域绿色发展新格局。针对重点区域和行业乃至全市实现碳达峰碳中和目标的重大科技需求，在城市副中心、"三城一区"、生态涵养区和京津冀区域开展综合技术示范，推进科技成果落地实施，为率先实现碳达峰碳中和提供可复制的样板工程，引领津冀协同发展。

质子交换膜电解水技术（ PEM ）： 该技术用质子交换膜替代了碱性电解水中的隔膜和电解质，同时起到了隔离气体与离子传导的作用。其中质子交换膜厚度较薄，电阻较小，可以实现较高的效率和承受较大的电流，设备体积和占地面积小于碱性电解槽设备，操作较为灵活，目前缺点为缺点是需要使用昂贵催化剂和氟化膜材料，导致投资成本较高，且 PEM 电解水系统结构复杂。整体技术目前基本成熟， 正在推进商业化导入。 PEM 电解槽技术原理 PEM 电解槽主要由膜电极（包含质子交换膜、催化剂、气体扩散层）、双极板、 环氧树脂板和端板构成。膜电极是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所，其特性与结构直接影响 PEM 水电解槽的性能和寿命。 质子交换膜 ：质子交换膜需具备高质子传导率、高气密性、高亲水性、耐酸性、极低的电子传导率等特性，其质量直接影响电解槽的运行效率和使用寿命。目前质子交换膜大多采用全氟磺酸（ PFSA ）基聚合物。目前科慕 Nafion 系列膜是电解制氢中使用最多的质子交换膜，国内的企业中，东岳未来氢能和武汉绿动都已经开发出了用于 PEM 电解槽的质子交换膜，正在尝试国产替代。   催化剂 ：理想的催化剂具有抗腐蚀性、良好的比表面积、气孔率、催化活性、电 子导电性、电化学稳定性以及成本低廉、环境友好等特征。 PEM 电解槽的催化剂阳极和阴极所用的材料有较大的不同，其中阴极催化剂主要以铂贵金属及其合金为主；阳极催化剂则选用抗氧化、耐腐蚀的铱、钌等少数贵金属或其氧化物。   气体扩散层方面：阴极通常使用碳材料，如碳纸、碳布和碳毡等，阳极则主要用钛网、钛板和钛毡等钛材料。 双极板 ：主要用于支撑膜电极和气体扩散层，同时汇流氢气和氧气并传导电子， 双极板需具备较高的机械稳定性、化学稳定性和低氢渗透性。材质上基本选用钛 材料，并涂抹含铂的涂层。   PEM 电解槽市场现状 PEM 电解水制氢系统成本构成来看，电解槽单位成本更高，电解槽 / 电源设备 / 气体分离 & 纯化设备 / 其他设备分别占比总成本  60%/15%/10%/15% 。   在 PEM 电解槽中，膜电极（ 24% ），电堆组装 & 端板（ 3% ），双极板（ 53% ），小组 件（ 3% ），多空传输层（ 17% ）为主要成本构成。 从部分公司发布的 PEM 电解槽相关参数来看，国内 PEM 电解槽规模集中于 50-200Nm 3/h ，目前单槽最大规模已达到 400Nm 3/h 。海外 PEM 电解槽发展较为成熟，整体规模较大，例如康明斯单体 PEM 电解槽规模可达 500Nm 3/h ，在国内 PEM 研发 技术推进的情况下，国内 PEM 电解槽技术参数逐步接近于海外领先企业。 从国内目前 PEM 电解水制氢项目进展来看，多数项目均以开工或投产， 项目大多为规模 1-2.5MW 的示范项目。 2023 年国电投大安风光制绿氢一体化示范项目 PEM 电解槽招标规模达到 50MW ，超过了其他 11 个项目规模总和， PEM 电解槽应用规模正在扩大。    目前国内也有不少氢燃料电池企业选择研发 PEM 电解槽， PEM 电解水与 PEM 燃料电池互为逆反应，前者是电解水制氢，后者是氢氧反应生成水。 PEM 电解槽的结构与 PEM 燃料电池电堆类似，但 PEM 电解槽的材料体系与电堆相比有很大的差别。由于工作环境的差异， PEM 电解槽对核心部件和材料耐久性和寿命的要求更高。要做好 PEM 电解槽，需要对催化剂和膜电极材料有较深的理解，并且需要做好电解槽的密封。