當前，全球掀起了綠色能源轉(zhuǎn)型浪潮，氫能在其中扮演越來越重要的角色。在此背景下，綠氫的價值和重要性日益凸顯，各國正在加速綠氫的戰(zhàn)略布局，以搶占能源轉(zhuǎn)型的先機。在CWP2024上，業(yè)內(nèi)專家、各大廠商熱議風儲氫結(jié)合的相關(guān)技術(shù)。

氫能驅(qū)動的新能源時代

儲能技術(shù)的突破是解決風光能源電力高效利用問題的關(guān)鍵，而氫能在此基礎(chǔ)上邁出了更為關(guān)鍵的一步。它不僅能夠與電網(wǎng)融合，作為鋰電池的替代品，實現(xiàn)長效氫儲能；還能與化工生產(chǎn)結(jié)合，作為氫原料；與交通領(lǐng)域結(jié)合，作為氫動力；甚至還能轉(zhuǎn)化為熱能，為人類供暖等。

特別是在化工領(lǐng)域，氫能可以合成綠氨、綠甲醇等綠色燃料，進一步拓展了其應用范圍。當前，氫能，尤其是綠氫的需求量正逐年攀升。在零碳目標的推動下，氫能作為終端能源的需求占比也在逐年提高。

全球氫能理事會（Hydrogen Council）在《2024年氫能洞察》報告中指出，全球清潔氫能項目渠道正持續(xù)擴展并趨于成熟。過去4年間，達到最終投資決策（FID）的氫能項目承諾資本增長了7倍，從2020年的102個項目約100億美元，增至2024年的434個項目約750億美元。

在CWP2024期間舉辦的“電力多元化轉(zhuǎn)換（Power to X）-氫氨醇高峰論壇暨第二屆中丹航運脫碳峰會”上，中丹兩國專家共同呼吁，通過政策推動產(chǎn)業(yè)落地，助力產(chǎn)業(yè)迅速跨越應用上的“技術(shù)鎖定”瓶頸期；建議借鑒風電與光伏發(fā)展經(jīng)驗，由政府通過制度安排創(chuàng)造出一定的市場空間，依靠市場拉動，驅(qū)使技術(shù)進步和成本下降；各地政府、船運公司、新能源企業(yè)、甲醇企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)和工程公司等組建聯(lián)合體，合力推動綠色燃料盡快渡過“尷尬期”。

這也意味著，通過上下游企業(yè)的共同努力，風光等可再生能源將通過氫能的轉(zhuǎn)化，發(fā)展成為新型的“油田”。這為風光能源儲備豐富的資源大省指明了新的發(fā)展方向，預示著一個氫能驅(qū)動的新能源時代即將到來。

電氫協(xié)同 挑戰(zhàn)與機遇并存

《2024年氫能洞察》報告揭示了一個令人矚目的趨勢：到2030年，氫能相關(guān)總投資額預計將增長約20%，從5700億美元躍升至6800億美元。然而，氫能的快速發(fā)展并非坦途，它與當前其他清潔能源行業(yè)一樣面臨著多重挑戰(zhàn)。宏觀經(jīng)濟阻力，如通脹高企和利率攀升，以及監(jiān)管的不確定性，再加上可再生能源和電解槽成本的上升等行業(yè)特定因素，都可能成為項目推進的絆腳石，導致項目延期。

CWP2024同期舉辦了“氫電協(xié)同技術(shù)發(fā)展專題會”，會議由中關(guān)村氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長盧琛鈺主持。

在國內(nèi)，綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展雖然相對迅速，但仍需克服技術(shù)瓶頸、成本控制和產(chǎn)業(yè)化難題等多重壓力。清華大學教授楊福源在會上所做的“綠氫及氫能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀”演講中指出，當前制氫電解槽技術(shù)存在PEM單堆功率雖高但成本昂貴，AEM發(fā)展迅速卻受壽命限制的困境。

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國加氫站數(shù)量雖居全球之首，但占比仍不足50%。盡管投資成本有所下降，但車載儲氫瓶口閥價格高昂，且國產(chǎn)氣瓶高性能碳纖維供應短缺，導致成本偏高。綠甲醇布局雖大，實際開工卻不足，其核心原料——綠色二氧化碳的來源成為亟待解決的問題。儲存方面，由于氫分子量小，難以壓縮和液化，目前尚無完美解決方案。成本上，儲運環(huán)節(jié)和源頭綠電價格對整體成本的影響顯著，使得商業(yè)應用面臨挑戰(zhàn)。

綠氫產(chǎn)業(yè)看似機遇無限，實則迷霧重重，鏈條長且制約因素多。要理清這些相互糾纏的環(huán)節(jié)，必須抓住主要矛盾，才能找到解決問題的關(guān)鍵。當前，如何不斷且快速地降低綠氫生產(chǎn)成本成為亟待解決的首要問題。為此，企業(yè)界的技術(shù)專家紛紛亮出了自己的最新研究成果。

金風科技風電產(chǎn)業(yè)集團新型電力系統(tǒng)事業(yè)部總經(jīng)理呂梁年認為，目前綠氫制取依舊面臨直供電電網(wǎng)側(cè)電力不穩(wěn)定，以及控制系統(tǒng)過于復雜等問題。針對該類問題，金風科技提供的解決方案，包括能源規(guī)劃和仿真、構(gòu)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)品、制氫電源等六部分。金風構(gòu)網(wǎng)風機 2.0 產(chǎn)品有提供多倍短路電流支撐、自帶儲能等特點，儲能掛在直流側(cè)，系統(tǒng)更精簡，經(jīng)過數(shù)字、單機、場站三個階段驗證。構(gòu)網(wǎng)儲能產(chǎn)品設(shè)計理念與構(gòu)網(wǎng)風機相似，硬件從風電變流器遷移，有黑啟動、抑制寬頻振蕩等功能。制氫電源產(chǎn)品硬件也從風電變流器遷移，可靠性高，規(guī)格全覆蓋，有紋波低、可并聯(lián)擴容等優(yōu)點。還有柔性控制系統(tǒng)，包括能源側(cè)和電源側(cè)管理系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)管理系統(tǒng)可高效穩(wěn)定管理制氫系統(tǒng)。

針對電解槽技術(shù)痛點，三一氫能有限公司堿性電解槽技術(shù)總監(jiān)張彥斌分享了公司的改進策略。他指出，電解槽漏液、氣體純度不達標、停機維修時間長、性能衰減快等問題是行業(yè)內(nèi)的普遍痛點。三一氫能通過密封結(jié)構(gòu)設(shè)計等綜合解決方案，建立了五層安全保障措施，并結(jié)合多種仿真和整機測試平臺，全流程制定總體設(shè)計和解決方案，涵蓋項目規(guī)劃、建設(shè)和運營各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了制氫技術(shù)、數(shù)智化水平、能效管理和設(shè)備耐用性等方面的全面優(yōu)化。

明陽智慧能源集團股份公司的張進秋部長闡述了PEM 與風光耦合離網(wǎng)制氫的方案。雙碳背景與國內(nèi)風光技術(shù)進步、成本下降，以及電能需求漸飽和，需消納余電是當前的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。綠氫應用場景漸規(guī)?；枨罅可仙?。PEM 與風光耦合制氫是一條比較好的路徑，離網(wǎng)制氫雖無電網(wǎng)支撐、波動性大，但 PEM 制氫接受電源波動響應快、無需電網(wǎng)支撐、體積小、環(huán)保安全，可減少投資和儲能配置，投資回報周期可能更短且成本逐年降低。

舍弗勒貿(mào)易（上海）有限公司氫能業(yè)務(wù)負責人彭乾峰發(fā)表了《示范引領(lǐng)，氫動未來，探索源網(wǎng)荷儲一體化，助力氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》的演講，介紹了舍弗勒在綠氫閉環(huán)系統(tǒng)中的應用，并展示了他們在上海嘉定區(qū)的離網(wǎng)電氫電純綠電閉環(huán)示范項目。

他提到該項目包括1.2兆瓦的光伏發(fā)電，搭配舍弗勒提供的500千瓦PEM設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)綠氫的生產(chǎn)和高壓儲存。彭乾峰表示：“該系統(tǒng)通過堿液和PEM組合提高了制氫效率和穩(wěn)定性，實現(xiàn)了電氫電閉環(huán)?！彼€介紹了該項目的四個維度示范效益，包括為高效能源利用提供示范案例和推動智能電網(wǎng)發(fā)展。

針對制氫行業(yè)痛點多的特點，如氫能需求大但制氫方式與新能源結(jié)合難，傳統(tǒng)制氫設(shè)備難適應新能源電特性，堿性電解水制氫面對新能源靈活性差。制氫設(shè)備層面，電源需升級，電解水制氫設(shè)備存在安全性和壽命問題、低負荷氫純度問題、內(nèi)部狀態(tài)難分析和多臺電解槽協(xié)調(diào)能效低等問題。陽光氫能科技有限公司解決方案總監(jiān)龍翔飛與其團隊從多方面探索，優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)材料，包括核心的隔膜、電極、催化劑，降低反向電流影響，通過應力分析和改進底座設(shè)計保證密封性能。通過流道設(shè)計和精細化檢驗調(diào)節(jié)技術(shù)拓寬系統(tǒng)負荷范圍，建立仿真模型監(jiān)測電解槽狀態(tài)。利用集群控制策略提升能效?；诹蠛诵募夹g(shù)打造柔性制氫解決方案和關(guān)鍵設(shè)備，包括堿性和 PEM 電解槽、IGBT 執(zhí)行電源等。

中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司市場總監(jiān)李海鵬介紹了目前水電解制氫相關(guān)的裝備和技術(shù)情況。技術(shù)路線方面，堿性制氫應用最多，PEM 排第二。堿性制氫需加堿形成導電介質(zhì)，PEM 用純水，二者在腐蝕性、體積重量、啟動速度等方面有區(qū)別，冷態(tài)下啟動速度不同，熱態(tài)響應速度相同。AEM 結(jié)合二者優(yōu)點，成本低體積小。高溫電解技術(shù)部分仍在實驗室階段。對于電解槽，負荷在 50% - 60% 運行較好。

安全性是制氫設(shè)備關(guān)鍵，制氫過程涉及高壓、強堿、高溫和大電流，國內(nèi)外都有安全事故，中船重視安全，至今運行的 2000 多臺套設(shè)備未發(fā)生爆炸事故。同時開發(fā)了余熱回收管理系統(tǒng)，可提高熱效率，還涉及設(shè)備啟停問題，在庫車等項目有應用。針對水資源匱乏地區(qū)，開發(fā)節(jié)水系統(tǒng)，有顯著效益。對于離網(wǎng)大規(guī)模制氫設(shè)備調(diào)節(jié)問題，應從項目安全性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性考慮，而非追求單臺套設(shè)備指標極限。大型化對制氫設(shè)備有挑戰(zhàn)，需提高核心部件效率，建立能量模型和控制系統(tǒng)。

北京雷動智創(chuàng)科技有限公司總工程師張雷在本次專題會上介紹了成本更優(yōu)、更靈活的制氫方案，并對離網(wǎng)制氫電網(wǎng)架構(gòu)進行了深入探索。他認為，對于小規(guī)模離網(wǎng)制氫場景，直流組網(wǎng)和交流組網(wǎng)各有優(yōu)劣。直流組網(wǎng)可以節(jié)省變壓器損耗，而交流組網(wǎng)設(shè)備則是常規(guī)產(chǎn)品但成本稍高。當不適合小規(guī)模就地制氫時，中壓方案成為備選。他對幾種組網(wǎng)方式進行了多維度對比分析，認為交流系統(tǒng)相對更成熟，而直流系統(tǒng)還需進一步研究。同時，他還對比了初始投資和儲能容量，并強調(diào)了離網(wǎng)制氫中的關(guān)鍵技術(shù)，如容量配置、電網(wǎng)穩(wěn)定性分析、能量一體化管控技術(shù)等。

蘇州希倍優(yōu)氫能源科技有限公司研發(fā)總監(jiān)崔童在演講中介紹了適合現(xiàn)階段中國氫能市場的矩形堿水電解槽制氫技術(shù)。該技術(shù)具有電流密度高、能耗表現(xiàn)優(yōu)異等特點，具有規(guī)模適配性、新能源適配性、高安全低風險、降本增效等優(yōu)勢。從新能源適配性檢測、電流效率、衰減、安全風險、維護成本低等多方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院氫能工程師林松濤介紹了在海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)方面的進展及經(jīng)驗。針對海水制氫研究面臨催化劑失活、電極腐蝕、氯氣生成等問題，東方電氣集團等與謝和平院士團隊合作。2023 年 5 月在福清新化灣海上風場完成全球首次海上風電海水無氮化原位直接電解制氫海上試驗，利用 10 兆瓦風力發(fā)電機，制氫規(guī)模 1.2 標方 / 小時，設(shè)備浸泡在海水中。試驗經(jīng)中國工程院院士專家組考察，獲成功并被國家媒體報道，相關(guān)成果在《nature》子刊發(fā)表。之后與謝院士團隊聯(lián)合開展 10 標方的試驗也順利突破 240 小時試運行，當前正在開展 100 標方 / 小時海水直接制氫系統(tǒng)相關(guān)工作。技術(shù)產(chǎn)業(yè)化分三步，前期驗證已完成，正在開展 100 標方陸上示范，近兩年開展海上示范，后期還有更大規(guī)模示范，提出風氫聯(lián)營等戰(zhàn)略思路，可降低制氫成本。此外，該技術(shù)還橫向擴展到氣田采出水，今年 5 月在長慶油田試驗效果良好，還可應用于工業(yè)廢水、生活污水、鹽湖水制氫等場景，有效解決淡水制氫，純水消耗的問題。

可以看出，電氫協(xié)同的發(fā)展之路雖充滿挑戰(zhàn)，但機遇同樣巨大。通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，我們有理由相信，氫能將成為推動能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。隨著全球資源和技術(shù)的不斷匯聚，氫能產(chǎn)業(yè)鏈將迎來飛速發(fā)展，為企業(yè)家和投資者帶來前所未有的機遇，讓我們拭目以待。