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一文簡述氫能產(chǎn)業(yè)核心設(shè)備國產(chǎn)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

   2023-11-20 氫能觀察李航39070
核心提示:氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫,中游氫儲運、加氫站,化工、氫燃料電池為氫能主要的應(yīng)用場景。氫能設(shè)備是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),目前我國在氫能設(shè)備方面有極大的改善空間,在技術(shù)創(chuàng)新,降本增效,安全生產(chǎn),國產(chǎn)替代方面,都存在著眾多機會。制氫端:電解槽是制氫的核心設(shè)

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫,中游氫儲運、加氫站,化工、氫燃料電池為氫能主要的應(yīng)用場景。氫能設(shè)備是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),目前我國在氫能設(shè)備方面有極大的改善空間,在技術(shù)創(chuàng)新,降本增效,安全生產(chǎn),國產(chǎn)替代方面,都存在著眾多機會。


制氫端:電解槽是制氫的核心設(shè)備
目前我國主流的制氫方式分別為化石燃料煤制氫,天然氣制氫,電解水制氫三種方式,其中化石燃料制氫占據(jù)我國大部分市場,但電解水制氫作為更低碳的制氫方式,具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?br/>電解水制氫有三種技術(shù)路線,分別為堿性電解水制氫(AWE)、質(zhì)子交換膜(PEM)電解和固體氧化物(SOEC)電解,其中電解槽是制氫的核心設(shè)備。在三種技術(shù)路線中,堿性電解水技術(shù)最為成熟,成本相對較低,商業(yè)成熟度高,運行經(jīng)驗豐富,且國內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。目前國內(nèi)電解槽廠家已超過七十家。相比于堿性電解水,PEM電解槽中質(zhì)子交換膜更依賴進口,有待國產(chǎn)材料進一步突破。
近年來,受益于國家雙碳目標,電解槽市場需求量持續(xù)增加,電解槽研發(fā)生產(chǎn)進展迅速。據(jù)統(tǒng)計,2023年1-10月,全國已公開電解水制氫項目共90個,其中新簽約項目41個,開工在建項目41個,預(yù)計到2023年底,我國的電解水制氫項目將超100家,從2023年的電解槽中標情況來看,隆基氫能、派瑞氫能、塞斯克斯、陽光電源等廠商的市場份額較大。


氫儲運、加氫站:儲氫瓶、壓縮機以及加氫機
高壓儲氫是氫氣常用的儲運方式,早在上世紀初,無縫鋼制氣瓶就開始應(yīng)用于氫氣的儲運,隨著時代的發(fā)展,目前儲氫氣瓶的已經(jīng)發(fā)展為一下幾種:
1、Ⅰ型瓶:由金屬材料制成的壓力容器;2、Ⅱ型瓶:內(nèi)膽為薄壁金屬材料制成的承壓容器,瓶體環(huán)向部分纏繞纖維樹脂復(fù)合材料;3、Ⅲ型瓶:內(nèi)膽為薄壁金屬材料制成的承壓容器,瓶體全向纏繞纖維樹脂復(fù)合材料;

4、Ⅳ型瓶:內(nèi)膽為聚合物工程塑料制成的容器,全向纏繞纖維樹脂復(fù)合材料,配金屬閥門安裝套。


隨著我國燃料電池汽車的市場進一步擴大,車載儲氫瓶也引發(fā)投資熱潮,中集安瑞科、未勢能源、中國中車等企業(yè)紛紛布局高壓儲氫瓶賽道。在國產(chǎn)化方面,可靠的瓶閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計及與內(nèi)膽可靠的連接方式仍將是一段時間內(nèi)企業(yè)研發(fā)的重點,適用于IV型瓶的內(nèi)膽材料也需要打破國外壟斷,以降低氣瓶成本。
成本也是限制加氫站商業(yè)化運營的問題之一,而加氫站中部分關(guān)鍵設(shè)備依賴進口,導(dǎo)致設(shè)備費用占總成本的40%以上,導(dǎo)致整體建設(shè)成本過高。加氫站的三大核心設(shè)備為壓縮機、儲氫設(shè)備、加氫機,通常一座1000kg/d 加氫站中配備 2 臺壓縮機、4 臺加氫機、2 套儲氫瓶組。
近年來,氫氣壓縮機國產(chǎn)化曙光初現(xiàn),如中鼎恒勝、江蘇恒久等,在隔膜壓縮機方面具有很強的競爭力。
國產(chǎn)加氫機也持續(xù)發(fā)展中,2021 年 6 月厚普股份發(fā)布了自主研發(fā)的首臺70 MPa 加氫機,多項氫能加注設(shè)備關(guān)鍵部件打破了國際壟斷,2021 年9 月北京低碳院開發(fā)的 70 MPa 加氫機成為國內(nèi)首個獲得國際認證的70 MPa 加氫機。


氫燃料電池
為加強氫燃料電池系統(tǒng)、電堆及其材料和核心零部件的核心技術(shù)研究,我國政府出臺多項技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)政策。隨著我國研發(fā)水平的提升,電堆及其他核心零部件的成本不斷下降,成本的降低將帶動氫燃料電池汽車的發(fā)展,進而活化整個產(chǎn)業(yè)鏈。


氫能設(shè)備發(fā)展
設(shè)備國產(chǎn)化是氫能裝備的重要發(fā)展方向,在政策方面,各地區(qū)鼓勵氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),如——
9月7日,浙江省經(jīng)信廳印發(fā)的《浙江省氫能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案(2023-2025年)》,提出到2025年,全省氫能裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)做大,產(chǎn)值力爭突破100億元,基本形成較為完備的氫能裝備產(chǎn)業(yè)鏈,綜合發(fā)展水平居全國前列的總體目標。
國家發(fā)改委在11月7日提出,要始終將科技創(chuàng)新擺在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要位置,集中力量突破氫能“制-儲-輸-用”全鏈條關(guān)鍵核心技術(shù),促進先進技術(shù)應(yīng)用和迭代升級。

 
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