“隨著全球尤其是歐洲能源短缺形勢愈發(fā)嚴峻，各國對于發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重視也提升到了一個新的高度，我國中長期規(guī)劃的氫能目標也很明確。目前行業(yè)發(fā)展比較受制的是加氫站偏少，但建設也正在提速，我們要抱有耐心及信心。”清極能源董事長兼總經(jīng)理錢偉博士在2022高工氫電年會發(fā)表主題演講時表示。
錢偉認為，除了燃料電池以外，制氫也非常值得關注，未來都將是萬億級的市場。尤其是PEM制氫開發(fā)與電堆有相似之處，目前一些燃料電池電堆企業(yè)已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向了制氫領域，包括原來做燃料電池膜電極的企業(yè)也在轉(zhuǎn)向PEM制氫膜電極，相信未來PEM制氫大有可為。
大規(guī)模制氫技術發(fā)展趨勢
氫能將成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，據(jù)保守估計，2050年氫能在我國終端能源體系占比約10%，2060年占比將達約15%。氫能納入我國能源終端體系后，將與電力系統(tǒng)互補，共同成為我國終端能源消費的主體，帶動形成十萬億級的新興產(chǎn)業(yè)。
從氫能的制氫端來看，目前制氫方式有化石能源制氫（煤或天然氣為代表的化石能源重整制氫）、工業(yè)副產(chǎn)氫（焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫等）、電解水制氫等。其中電解水制氫純度等級高，雜質(zhì)氣體少，考慮減排效益，與可再生能源結合電解水制“綠氫”被認為是實現(xiàn)氫脫碳的最佳途徑。
當前可再生能源電解制氫占據(jù)整體比例偏小，正在快速發(fā)展當中。根據(jù)相關預測數(shù)據(jù)，到2030年，可再生能源電解制氫占整體的比例也將進一步提升至15%；到2050年，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，占比約達70%。
這也將帶動電解水制氫裝備的極大發(fā)展。事實上，當前電解水制氫領域已經(jīng)開始了一場“大變革”：一是瞄準電解水制氫設備市場的新玩家急劇增多；二是無論堿性電解制氫（ALK）還是PEM制氫，均向大標方、降低能耗及成本方向持續(xù)突破。國內(nèi)還有一些企業(yè)在從事固體氧化物電解（SOEC）、陰離子交換膜電解（AEM）等新興電解水制氫技術的開發(fā)。
對比各類制氫技術路線，當前國內(nèi)堿性電解水制氫已經(jīng)充分產(chǎn)業(yè)化，而PEM制氫處于初步商業(yè)化階段，其他則處于實驗室階段。就目前展開商業(yè)競爭的ALK制氫與PEM制氫而言，它們在技術成熟度（比如制氫規(guī)模）、成本、出貨量方面都存在一定的差異。
制氫規(guī)模方面，堿性電解槽單槽產(chǎn)能已達到1000Nm³/h以上，進入規(guī)模化示范應用，今年已經(jīng)有多家企業(yè)推出1200Nm³/h及以上的電解槽新品，部分新品甚至可達2000Nm³/h及以上。而目前國內(nèi)PEM電解槽制氫規(guī)模最大不超過500Nm³/h，尚未有大規(guī)模應用的案例。
價格方面，經(jīng)過充分競爭的堿性電解槽價格在1500-2500元/kW；而PEM電解一方面使用了貴金屬催化劑和涂層、鈦基雙極板以及較厚的質(zhì)子交換膜，使得電解槽本身的成本較高，加上目前關鍵材料和技術仍需要進口，導致國內(nèi)PEM電解槽整體的價格高達7000-12000元/kW。
出貨量方面，2021年ALK制氫裝備在國內(nèi)的出貨量遠高于PEM制氫出貨量，前者出貨量約350MW，后者出貨量約5MW。雖然短期內(nèi)PEM制氫市場表現(xiàn)落后于ALK制氫，但PEM制氫與水電、風電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有更好的匹配性，依然被賦予了厚望。
“未來隨著PEM技術的提升及成本的迅速下降，可以助力發(fā)電側(cè)實現(xiàn)大規(guī)模制氫，市場前景非常廣闊。”錢偉說，從我們的經(jīng)驗來看，PEM制氫開發(fā)與電堆開發(fā)有相似之處，甚至包括整個產(chǎn)業(yè)鏈都可以“互通”，原來燃料電池膜電極、設備廠商均可以切換支持PEM制氫的供應鏈配套，電堆企業(yè)進入PEM制氫領域也有不錯的發(fā)展機會。
燃料電池技術及產(chǎn)品應用拓展
燃料電池應用場景包括交通運輸、固定式發(fā)電、便攜式電源等。其中交通運輸是突破口，根據(jù)《 節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》 制定的發(fā)展規(guī)劃，到2025/2030年，氫燃料電池汽車的保有量將分別達到5-10萬輛規(guī)模/80-100萬輛，保有量的增長空間達十年百倍。
當前國內(nèi)燃料電池商用車、大巴、客車、叉車、乘用車的確都取得了不同程度的發(fā)展，甚至燃料電池船舶、有軌電車等也都提上推廣日程。燃料電池技術也突飛猛進，成本下降極快。但不可否認的是，燃料電池在交通領域的推廣依然存在不少問題。
在年會現(xiàn)場，錢偉指出，原本示范群的目標是要打通產(chǎn)業(yè)鏈、全國一盤棋，但現(xiàn)實卻是“國家有國家的政策，省有省的政策，市有市的政策，區(qū)有區(qū)的政策”，區(qū)域割據(jù)現(xiàn)象依然嚴重。比如很多權威專家、企業(yè)領袖提出要建設國家的氫能高速公路，在一些高速公路沿線建設加氫站，便于燃料電池汽車跨市運輸，但時至今日沒有成功。
示范群的構建目標是明確的，初衷是利于行業(yè)發(fā)展的，但目前還有很多工作需要做。“關注重點在于政策的落實及氫氣價格的下降。”錢偉說，同時產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)要做好示范及數(shù)據(jù)積累，快速更新迭代產(chǎn)品技術，為日后更大規(guī)模的商業(yè)化推廣做好準備。
從國外經(jīng)驗來看，除了交通領域外，固定式發(fā)電、共享單車、無人機、便攜式電源等更多應用場景給燃料電池提供了發(fā)展空間。尤其是固定式發(fā)電市場廣闊，國內(nèi)企業(yè)的探索也已經(jīng)開始。未來燃料電池萬億級的市場值得期待。
清極能源的“謀略”
清極能源在雙極板設計、高比功率電堆設計與研制、引射型氫氣循環(huán)系統(tǒng)方面擁有自己的核心技術，并自主開發(fā)高比功率、高效集成的燃料電池系統(tǒng)。公司自主研發(fā)HO系列電堆產(chǎn)品，功率范圍覆蓋10-150kW；已推出多個不同系列的燃料電池發(fā)動機動力系統(tǒng)，分別為E50、 E80、E100和 E120，功率范圍覆蓋56-120kW，滿足公交、物流以及重載型應用。
公司燃料電池產(chǎn)品從2019年開始批量裝車，配套車型包括4.5噸冷藏車、4.5噸廂式貨車、9噸保溫車、8.5米與10.5米城市客車、18噸洗掃車、18噸灑水車、18噸吸污車、18噸翼開啟廂式車等。尤其在燃料電池物流車及環(huán)衛(wèi)車領域，清極能源進展迅猛。
以環(huán)衛(wèi)車為例，今年3月，氫裝前行聯(lián)合清極能源和長沙中聯(lián)成功中標佛山市南海區(qū)瀚潔城市環(huán)境管理有限公司的燃料電池環(huán)衛(wèi)車輛。這批車輛將全部搭載清極能源的E100燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)。隨后幾個月，該批燃料電池環(huán)衛(wèi)車陸續(xù)投運。
物流車方面，9月16日，清極能源與佛山市志豪物流有限公司、氫裝前行汽車運營（佛山）有限公司簽署合作協(xié)議，隨后舉行18噸氫能翼展車發(fā)車儀式，正式開啟為志豪物流提供氫燃料電池物流車輛運營服務，推進樂從零碳示范物流園區(qū)園的建設運營。此外，清極能源還配套京東華東第一批氫能物流車投運，獲得用戶的高度認可，并已獲得第二批訂單。
針對固定式發(fā)電市場，清極能源推出了DE系列分布式能源系統(tǒng)，功率范圍覆蓋10kW-300 kW發(fā)電效率大于45%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率大于85%，滿足工業(yè)園區(qū)商業(yè)體等對熱電聯(lián)供、備用電源、固定式發(fā)電的需求。公司正在給氫能社區(qū)做分布式能源的方案。
針對電解水制氫裝備市場，清極能源分別開發(fā)CE-A系列大功率堿性電解系統(tǒng)和CE-P系列中等功率的PEM電解水系統(tǒng)，產(chǎn)氫速率覆蓋1-200Nm3/h，滿足工業(yè)、化工、冶金、制氫加氫一體化站等場景的需求。
整體來看，清極能源以燃料電池電堆和系統(tǒng)的技術開發(fā)為立足點，專注燃料電池核心零部件和系統(tǒng)裝備的技術創(chuàng)新，推動燃料電池氣車的商業(yè)化應用，拓展燃料電池在固定式發(fā)電、熱電聯(lián)供以及備用電源等領域的應用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈衍生，致力成為中國領先的氫能應用產(chǎn)業(yè)集團。
