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40000Nm3/h（功率约200MW），终期年制氢能力可达11680万Nm3。
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。
