12月8日，上海电气制氢装备下线暨上海氢器时代科技有限公司(以下简称“氢器时代”)揭牌仪式在沪举行。上海市国资委党委书记、主任白廷辉，闵行区委副书记、区长陈华文出席；上海电气集团党委书记、董事长冷伟青为活动致辞。

氢能被誉为最具有发展潜力的清洁能源，其作为实现深度脱碳、碳达峰碳中和的重要路径已得到广泛认可。此次揭牌成立的氢器时代，是上海电气落实“4+2+X”战略的重要举措，依托在“PEM”与“碱性”电解水制氢领域的技术积累，新公司将提供先进、可靠、可定制化的制氢产品及能源系统解决方案。

氢器时代成立仪式上发布了两款制氢装备新产品——碱性电解水制氢装备和PEM电解水制氢装备。其中，碱性电解水制氢装备单体产氢量达1500N㎥/h，采用高性能、新型电极，设备整体具有电解效率高、使用寿命长、投运成本低等特点；PEM电解水制氢装备单体产氢量达50N㎥/h，采用高活性催化剂及高导电耐腐蚀双极板，具有电流密度高、能耗低、动态响应速快等特点。两款产品通过模块化设计均可满足集成化、大规模的绿氢制备需要，目前已达国内领先水平。

碱性电解水制氢技术

持续保持主流地位

2022年6月1日，国家发改委、国家能源局等9部门联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划》，提出推动可再生能源规模化制氢利用，开展规模化可再生能源制氢示范。在可再生能源发电成本低、 氢能储输用产业发展条件较好的地区，推进可再生能源发电制氢产业化发展，打造规模化的绿氢生产基地。

在政策的激励下，我国绿氢产业发展不断提速，带动电解水制氢产业市场需求大幅提升。高工产研氢电研究所（GGII）调研预计，2022年我国电解水制氢设备市场需求有望达到730兆瓦，同比2021年接近翻倍。

目前，电解水制氢技术主要有碱性电解水、质子交换膜(PEM)电解水和固体氧化物电解水三类。在李留罐看来，上述三种技术各有利弊，与PEM电解水制氢和固体氧化物电解制氢技术相比，碱性电解水制氢是现阶段我国发展最成熟的电解制氢技术，在成本、寿命、精确性和可靠性方面都具有明显的优势，但在与可再生能源耦合、实现波动功率输入下的高效稳定运行方面较弱。PEM制氢体积小，响应速度快且更加环保，但成本相对较高，其关键零部件和贵金属应用存在短板。固体氧化物制氢适合核电厂等特定场合下应用，包括钢厂余热制氢，有效利用蒸汽进一步提高制氢经济性，因此也是一种非常节能的制氢方式，但需要解决寿命问题。

李留罐强调，在大规模应用情况下，经济性是最重要的考量因素，因此，适合大规模项目应用的碱性电解水制氢技术，将在未来持续保持主流地位，PEM制氢将针对动态响应速度要求非常快的特定场所开展应用。“随着近几年研发投入的加强，碱性电解水技术有显著提升，在保持低成本优势的前提下，碱性电解槽关键性能指标已和质子交换膜电解槽接近。随着科研力量和产业投资的注入，碱性电解制氢技术在规模、成本、性能等综合性能上将在未来保持竞争优势。”

大型化、低成本、低能耗是产业发展共识

现阶段，绿氢替代灰氢和蓝氢是氢能产业的重要市场之一。林立邦表示，传统能源相关企业碳减排压力巨大，石油、炼化、冶金等领域都将是未来我国绿氢市场的需求大户。与此同时，氢能在交通方面的应用也会不断增加。“此外，分布式能源也将成为绿氢重要应用场景，如在机场航站楼屋顶铺光伏板，再配合电解水制氢设备制取绿氢，机场里面的大巴、叉车等交通工具都可进行燃料电池替换，除机场外，上述模式还可应用在大型商场、大型医院等。”

政策激励和市场需求驱动下，我国绿氢未来供不应求的趋势极为明显，实现设备大型化、低成本、低能耗成为产业发展重要共识。记者了解到，在制氢设备大型化方向上，考克利尔竞立已在2017年研制出全球首台套产氢量1000标方/小时的制氢设备，2021年研制出国际首台套1200标方/小时和1300标方/小时电解水制氢设备，未来将积极发力1500标方/小时及以上的制氢设备。

在碱性制氢设备快速向大型化跃进过程中，如何兼顾成本能耗的降低、提升系统集成能力持续考验着整个行业。“以设备大型化为方向，业界都在进行持续研发，1500标方/小时的单台产能还远远不够。”林立邦同时提醒，如果单台设备越来越大，在运行、运输、维修等各方面都会遇到问题，一味增加电解槽体积，最后的边际效应将呈现递减状态。因此大型化并非无止境的一直放大，在此过程中，寻求成本、能耗以及大型化之间的平衡点尤为重要。

在林立邦看来，系统的优化集成是关键。“以多台电解制氢设备集成生产替代单台大体积设备，将更为灵活和方便。在此过程中，提高电流密度、降低能耗、优化结构等，都是系统优化集成的重要着力点。

“事实上，行业内不同企业已经在从不同角度为之努力。以考克利尔竞立为例，去年下线的1300标方/小时的电解制氢设备，由于在增加单台制氢产能的同时，顾及了结构的优化和材料效率的提高，该设备比原先1000标方/小时设备体积还要小25%。”林立邦指出，如果要进一步突破目前技术研发的“天花板”，隔膜和电极等关键材料都有待革新，业界应各显神通、不断创新，持续追求更高效的隔膜以及效能更好的电极。

电解水制氢装备规模有望超千亿

非化工园区制氢成爆点

据世界能源理事会预计，到2050年氢能在全球终端能源消费量中的占比将达到25%。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》预测，2030年/2050年/2060年中国氢能需求量分别为3715万吨/9690万吨/1.3亿吨。目前国内氢能主要来源于煤制氢，约占我国氢产能64%，工业副产氢制氢占21%，天然气制氢占14%，电解水制氢占比不到2%。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》预测，2030年电解水制氢占比将逐渐提升到10%，未来十年提升空间超4倍，2060年电解水制氢占比将提升到70%。

业内人士表示，绿氢其经济性受电价的影响较大，据估算，随着以光伏、风电特别是海上风电为主的可再生能源的成本进一步降低和解决弃风弃光现象的切实需要，当电价低于0.3元时，电解水制氢成本与其他工艺路线相当。预计到2030年，中国绿氢市场规模将增长近30倍。

根据《中国氢能产业发展报告（2020）》，已建电解水示范项目的氢气成本为36.4元/kg，在电解水制氢比例加大的条件下，2025年/2030年/2050年平均制氢成本将不高于20元/kg/15元/kg/10元/kg。华泰证券测算，电解水制氢成本有望在2030年下降至24.5元/kg，成本下降驱动力来自：1）随着技术进步和规模化，电解槽设备成本将下降60%~80%；2）电解制氢系统的耗电量和运维成本降低；3）可再生能源发电成本的大幅降低。

华泰证券预计，2030年国内电解水制氢372万吨，电解槽系统装机65GW，电解水制氢系统市场规模1092亿元。

此外，非化工区制氢管控放开有望进一步推动绿氢项目发展。由于法规限制，全国范围内的制氢项目基本被布置在化工园区，提高了氢气运输环节的成本，从而影响了燃料电池汽车的运营。年内越来越多地区开始探索、支持非化工园区可再生能源制氢项目和制氢加氢一体站项目，后续绿氢在燃料电池汽车的应用案例也将明显增多。据氢云链统计，截至目前，已有河北、山东两个省级地区和上海临港区、唐山、武汉三个市级地区出台相应文件。

市场方面，绿氢在化工领域的灰氢替代已经起步，国家顶层氢能产业规划的出台更是打响了绿氢走向规模化发展的号令枪。同时，2022年或将成为非化工园区制氢元年，绿氢在交通领域的应用有望扩大，应用场景的拓展可能再次引爆电解槽市场需求。这无论绿氢还是燃料电池汽车都是利好。

企业方面，随着PEM项目往兆瓦级、碱性电解槽项目往百兆瓦级发展，电解槽市场进入新阶段，电解槽企业开始加大对技术和产能的投入，市场竞争加剧，多方角逐之下，谁能最终捧起氢能“大力神杯”？

文章来源： 全国能源信息平台，中国能源报，数据宝