氢能崛起:电解槽市场将呈现怎样的发展趋势和变化?

氢能畅想 2023-12-06
2895 字丨阅读本文需 7 分钟

随着绿氢产业的快速发展,对电解水制氢设备的需求也在不断增长。在这种情况下,越来越多的公司开始进入碱性电解水制氢设备市场,不同背景的公司都在竞相布局该业务。这使得市场竞争变得越来越激烈。

最近,隆基氢能和中国石油等企业相继发布了电解水制氢设备新产品。其中,隆基氢能发布的单体3000标准立方米/时电解槽是目前国内最大的碱性电解槽。此外,上海电气、双良节能、天合元氢、苏氢氢能、宏泽科技、中电丰业等公司也纷纷发布了2000标准立方米/时电解槽产品。华光环能也具备了2000标准立方米/时电解槽的生产能力。

政策先行,氢能起势

“十三五、十四五”期间,政策频频出台,推动氢能加速发展。2019 年 两会期间,氢能被首次写入政府工作报告。2020 年 4 月,氢能被写入《中 华人民共和国能源法(征求意见稿)》。2022 年发改委、能源局颁布了《氢 能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,明确了氢能在我国能源绿色低 碳转型中的战略定位、总体要求和发展目标。2023 年发改委发布《产业 结构调整指导目录(2023 年本,征求意见稿)》,涉及氢能应用领域包括 电力、新能源等 11 个方面。2023 年 8 月,我国首个氢能产业链标准体 系建设指南发布,涵盖基础与安全、氢制备、氢储存和输运、氢加注、氢能应用五个子体系。随着国家政策的持续加码,氢能将在我国得到长 远的发展。

根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,至 2025 年,交通、工业、储能、发电等领域试点示范将稳步开展,可再生能源制氢量将达 到 10-20 万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分。至 2030 年,中 国将逐步建成较为完备的清洁能源制氢及供应体系,对实现碳达峰战略 目标形成支撑。根据《开启绿色氢能新时代之匙:中国 2030 年“可再生氢 100”发展路线 图》预测,到 2030 年,可再生氢供给量将达到 770 万吨”。考虑到区域 经济、产业适用特点,可再生氢将率先在化工、交通、钢铁等技术成熟 度较高和应用可行性较好的部门规模化应用

电解槽市场规模加速增长

近年来,我国电解水制氢产业快速发展,众多行业龙头企业都在积极布局电解水制氢板块。在国内市场,由于成本相对较低,技术较为成熟,碱性电解水制氢设备发展拥有广阔前景。

天风证券预计,到2025年,我国碱性电解槽市场规模有望达到153亿元;2030年,碱性电解槽市场空间有望达到192亿元,市场规模为2022年的11倍。国泰证券研究指出,截至今年上半年,我国电解槽总产能超过14吉瓦,其中碱性电解槽占比约94%。为实现绿氢加速放量,降本增效是当前技术迭代的重心,电解槽向着高单体制氢量、低能耗的方向快速发展。

中国产业发展促进会氢能分会副会长、秘书长张宇指出,当前,我国氢能产业正在迅速崛起,国内外绿氢需求的迅猛增长将推动相关应用发展,核心设备的研发和应用市场正向我国转移。同时,我国丰富的可再生能源也能支撑氢能应用向多领域拓展,以绿氢为基础的全球氢能产业价值链正在构成。

市场前景可观的背景下,近两年来,多家厂商发布大型电解槽设备,订单量开始增加。隆基绿能10月9日在投资者互动平台上表示,截至2022年末,公司控股子公司隆基氢能电解槽产能达到1.5吉瓦,2023年上半年电解槽出货17台。今年6月,阳光电源在业绩说明会上表示,公司电解槽产能达到1吉瓦,新厂房即将开建,投运后产能预计将达3吉瓦。

电解槽发展趋势和变化

一、高电密的变化趋势。

1、实际上从全球碱性技术来看,但凡大家有些见识,真正调研过全球碱性产品技术路线,应该不能否认高电密的存在也是经过N多年实践的验证。当然一些人又会说小和大的区别,不可否认从小到大有其需要克服的工程问题,但是你没能力克服不代表整个行业就不能克服。也看看我们传统圆形碱槽是不是已经经历或者正在经历直径从几十个厘米一直增加到200~300个厘米这个过程?2、再看各企业的实际推出的新品。电密从2000A/m2,到3000,到4000,到6000,到8000,到10000+,总不能说这些企业都在浮夸(或许略有一些)。有哪些企业达到这样个水准,大家可以去自行了解,我掌握的情况是除了已经公布的企业之外,还有不少企业正在埋头憋着大招,也期待大家不远的将来能看到更多的事实数据。3、高电密实际上略等价于高功率密度,也意味着同样电功率下可以小型化和轻量化。4、高电密也会带来更好的动态响应能力和变载能力(快速变载也要考虑安全问题)。

二、更宽泛的工作负载范围

1、如果大家真正有在设备使用现场看到过设备工作或者真正调研过传统碱槽的工作负载范围,应该都会有一些概念,基本上是在40%或者50%以上才能稳定安全工作,实现较大范围的变载是比较漫长的一个过程,所以原有的更多工作场景是一个稳定的负载工作过程。2、再全球来看现状产品的负载范围参数。负载10%,15%,20%这些已经不是一家(知名企业)的产品数据了。更何况也实实在在见证过低负载工作的产品。

三、更快的冷启动时间

1、尽管针对冷启动有不同的定义,但大体上基本认知还是比较一致。本质上就是解决如何让参与电化学反应的氢氧化钾(电解质)短时内能有比较高的温度提升。2、对于任何一种电解系统,开机前都会有必要的氮气吹扫(保压除外),这不属于冷启动范畴。3、尽管理论上可能没有PEM那么好,但是如何能做到从2个小时到一个小时,再到半个小时甚至更短时间?如何减少碱液量,如何提升加热速度,如何控制在一个局部范围内是不是我们可以做功的地方?4、至少对于大系统做到30分钟以内也不是一个太难的事儿,而且已经实现。

四、催化剂的改进

1、根深蒂固的观念认为如果把贵金属引入碱性就会导致碱性原有的物美价廉就不存在了。事实上我们关注电解槽上催化剂的成本应该关注的是每Kw的成本,而不是关注每单位面积的成本。不见得引入贵金属就会导致成本飙升,可以低载量的事倍功半。也不要自以为是的试了很多就武断的得出一些结论,那是因为大家接触到的催化剂配方和形态还不够多,不能仅基于自己的认知范围去妄下结论,要承认自己的认知不足。2、碱性催化剂的可选择范围已经很广泛了,尽管被实际工程验证的进度各异,但材料从雷尼镍(也会有不同的粒度、形貌、包覆形态等也会有各种性能的差异)、多元合金、贵金属掺杂、缺陷体、陶瓷体、石墨烯载体等等;工艺从热喷涂、等离子喷涂、原位生长、化学镀、等离子体冲击等等,有些还可以有材料和工艺的组合。作为一个见证者和旁观者实实在在看到了呈现的各种不同性能。所以我是不敢妄言催化剂已经达到了天花板。3、当然催化剂层面的所有努力都是为了进一步降低过电位,增加反应活性,当然也要兼顾耐久性和成本问题。

五、隔膜材料的演变

1、从隔膜承载的功能或者要求来看,隔气透液、低离子电阻、能承载更高的电密等。我们也正在见证从替换石棉隔膜而来的PPS正在经历的变化,以及复合隔膜或者其他离子膜正在前进的方向。2、尽管这些产品需要经历一个比较漫长和严谨的验证过程,但至少已经看到了不错的初步测试数据。

六、结构的演变

1、实际上槽体的外形结构并不是重点,圆和方都有其优劣。2、内部结构要承载的功能才是重点。当然可拆卸和便捷维护能给大项目带来更低的维护成本,但也不一定是唯一选择。3、目前来看已经有圆形、方形;方形又分为单片独立和模组独立(类似PEM结构);当然方形又有带压不带压的做法。各自优缺暂且不表,先让子弹飞一会儿再去评价。总而言之,可喜的变化是越来越多的英明人士已经在关注和积极参与到“超级碱性”的发展,可悲的是一些顽固的榆木疙瘩吃着酸葡萄固步自封。以上既有第一层的性能追求,也有内在改善方向的表达,所以略有逻辑混乱,但大概不影响本意表达。于我更希望所有的技术路线都有大的突破,碱性也好,PEM也罢,其他新式的AEM或者无膜电解更是持有足够多的好奇,毕竟对于终端市场衡量的标准只有“性价比”!

文章来源: 氢眼所见,中能传媒,雪球

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