在江蘇省江陰市雙良工業園不起眼的一角,10臺小型綠電實時制氫裝備有序運行著,與裝備相連的傳感器實時將數據傳至后方大腦。
“雙良要率先攻下這個高地。”雙良節能系統股份有限公司(下稱“雙良”)戰略發展部總經理王法根在接受氫瓴采訪中稱,與在節能節水設備、多晶硅還原爐設備等領域的做法一致,入局氫能的雙良同樣盯上中國的弱項——設備制造,尤其是最難的綠電制氫。
圖片來源:受訪者提供
在制氫成本中,電費占70%,設備投入、其他運行成本占30%。電費成本下降,對于推動氫能發展至關重要。在中國具備風電、光伏等新能源產量充足優勢的背景下,價格逐年下降的綠電可以成為制氫降本的有力武器。不僅如此,此舉還能給全球帶來減碳價值。
因此,行業的需求在急速增長。有數據顯示,2023年,我國簽約、獲批及公示的綠氫項目數量累計達74個,項目規劃總投資突破4700億元,全部投產后新增綠氫產能將達280萬噸/年,預計2024年綠氫項目新增數量超過100個。日前,中能建氫能源公司副總經理劉大為稱,中國已有超700個綠氫項目成功獲批。
為彰顯綠氫價值,2024年年底,中國氫能聯盟研究院還聯合美國環保協會北京代表處共同發布了《推動清潔氫標準優化與國際協同——實現氫的氣候效益最大化》報告。其中指出,目前全球范圍內已經有多個國家、地區和國際組織制定了清潔氫認證相關的標準,并正在開發不同國家和地區間標準的互認計劃,這不僅能夠確保氫氣的氣候效益和可持續性,也有助于促進氫氣的國際間貿易,幫助世界各國實現其脫碳目標。
不過,大規模發展綠氫還有兩道巨大障礙:
首先,與傳統制氫相比,綠電制氫成本高,一般是傳統制氫成本的2-3倍。
第二個障礙是,新能源發電的不穩定性給制氫設備提出了新的考驗。
無論從產業發展還是技術創新角度來看,雙良“藏”在工業園內的都是一枚可以決勝未來的重磅武器。
如今,電解槽公司經過2022年-2024年的爆發式增長后,各路英雄在這個賽道上展開了競速。堅持技術創新為本的雙良在國內外斬獲了大量訂單,也實現了諸多領域零的突破。
一個明確的事實是:綠氫可以在多種應用場景替代傳統化石能源。
未來,在煉油、化工以及鋼鐵等傳統工業中,綠氫可能成為必選項,發揮越來越重要的作用。因可以轉化為綠氨或甲醇,綠氫還為化肥和燃料工業等行業帶來巨大的潛力。綠氨可以作為一種儲存和運輸氫氣的有效方式,同時甲醇也是制造各種化工產品的重要原料。在這些行業中,綠氫將推動碳排放的大幅降低,同時也能提高生產效率和經濟效益。
近年來,在相關政策推動和產業積極參與下,我國綠氫產業迎來發展。但整體來看尚處發展初期。全年煤制氫和天然氣制氫的產量可達數百萬噸,而綠氫的產量則微不足道。
如果按照目前電耗5Kwh/標方;電價0.3元/kwh來測算,堿性電解水制氫的合計成本為25元/kg;而目前煤制氫的成本為9.6元/kg;天然氣制氫成本為15元/kg。所以對比下來即使現在最便宜的綠氫技術,堿性電解制氫成本也大約是煤制氫的3倍。目前,由該類技術帶來的產氫量,僅占據年產氫總量的5%左右。
“綠電制氫最難攻堅的還是波動性。對于堿性電解槽,波動性電源變化在分鐘級以下時,電解槽無法快速跟隨響應,導致反應平衡和熱平衡無法建立,可能產生電極催化劑溶解、聚集,隔膜機械損傷,電解液析出堵塞反應通道等現象,使得電解槽性能發生衰減。”王法根補充分析道:“對于質子交換膜電解槽,電源波動性導致陽極催化劑溶解、遷移、沉積和聚集,隔膜由于局部熱點和羥基自由基攻擊發生降解,雙極板發生溶解和氧化腐蝕,導致電解槽性能下降。且PEM(質子交換膜電解槽)雖然能更好地適應波動的電能,但其成本依然較高,限制了大規模應用。綠氫制取的關鍵設備——電解槽的投資較大,功率為1KW的電解槽成本為6000-7000元。”
因此,行業需要提升電解槽的適應性,及實施電量預測與提前預知。通過這兩個方面的改進,可以創建一個集成的系統,該系統能夠將前端的電力供應與后端的氫氣生產緊密結合。
隨著電力供應的波動,氫氣的生產量也能夠靈活調整。這樣的系統設計將使得制氫設備能夠有效地利用波動性的新能源電力,從而有效降低氫氣的生產成本,并提升其生產效率。
目前,雙良節能綠電制氫系統的車間已經投入運行,全浸沒式液冷換熱模塊(CDM)訂單陸續釋放,熱管產品穩定出貨。在雙良的努力下,電解槽或者電解制氫的裝備成本正在逐年下降。對比2020年,四年多以來我國綠電制氫成本已經下降了至少30%。隨著雙良的秘密武器逐漸投入市場,有望帶來綠電制氫規模的擴大、技術的提升,最終形成超越傳統制氫的絕對優勢。
“成為技術王者!”2018年,當雙良這艘巨無霸駛入氫能賽道時,王法根拍板定下調子。
不久前,雙良推出的震驚業界的5000Nm³/h產氫量電解槽是其“技術立業”戰略的注腳。其成就不僅彰顯了雙良在技術創新上的強大實力,還極大推動了整個行業的技術革新與發展。
2024年10月,雙良發布了“世界最大標方高性能堿性電解槽”,該堿性電解槽不僅達到了5000Nm³/h的產氫量,而且在自主研發的基礎上,率先取得了多項關鍵性能指標的重大突破,成為目前全球范圍內產氫規模最大、電流密度最高,且在同等電流密度下能耗最低的堿性水電解制氫裝置。
不僅如此,雙良持續在電極、極板、隔膜、墊片等關鍵部件領域也形成突破,建立領先優勢。為提升產品性能,雙良還進行了上千次試驗研究,攻破了存在于堿性電解槽中的眾多技術痼疾。
蓄積力量的過程中,雙良取得大量專利。不僅如此,雙良還擁有數十項機密級技術,這些都是雙良電解槽保持長期競爭優勢的實力與底氣。
回望堿性水電解制氫技術的百年發展史,如今雙良已站在最關鍵的歷史節點:
2018年,雙良開始布局氫能源領域時選擇了基礎研究為切入點。2022年,在這個行業爆發前夜,雙良積蓄四年力量正式進軍氫能裝備行業。
在同行討論要不要賺快錢時,王法根主導企業毫不猶豫加大研發力度和投入,以最“冷門”的綠電制氫為應用場景,確立了獨樹一幟的研發方向——顯然,雙良的每一步都走得嚴謹而踏實。
下一步,王法根透露,為保證企業創新力,雙良正在成立創新聯合體,共建實驗室,構建創新合作生態:一是創新前置,高度匹配客戶需求;二是鏈動資源,產學研用深度融合;三是打破壁壘,上下創新一盤棋。
雙良的這個“朋友圈”的邊界是全球。他們將與海內外客戶一起共同建立產業鏈合作生態,通過技術、產品、產業鏈合作新模式,實現技術創新、產品快速迭代和供應鏈形成規模效益的同步提升。
其實,海外一直是雙良的戰略重地。雙良從2002年就開始推進海外布局,產品足跡遍布歐美、東南亞、中東等100余個國家和地區。世界500強企業中,有300多家是雙良的合作伙伴。
借助這個獨家優勢,雙良在加速中國氫能“走出去”的步伐。
采訪當天,雙良出口阿曼聯合太陽能項目的配套綠電智能制氫裝備啟程發貨。近一年來,雙良連續與阿聯酋MMEC公司、意大利ENERGY DOME公司、瑞典P2H公司等在清潔能源領域達成戰略合作,并參與澳洲全球大型綠氫項目,通過了沙特ACWA、意大利Tecnimont等國際知名公司的現場鑒證測試……可謂海內外兩個市場齊頭并進,繁榮發展。
如今,氫能已逐步拓展至能源、交通、建筑、航天等各個領域。未來,雙良新能源將始終秉持綠色健康可持續發展理念,鍥而不舍地深耕專業及相關領域,為我國實現“雙碳”目標貢獻“雙良力量”。