2023年,綠氫“元年”,更是制氫市場“內卷”的第一年。
近日,穩石氫能下線全球首臺套10kW AEM電解槽。據悉,該款電解槽是基于2.5kW AEM電解水制氫系統的提高和增強,額定氫氣產率2000L/h,實際系統能耗4.5kWh/Nm3,體積功率密度71.4W/L,質量功率密度8.9kg/kW。與AEM電解水制氫系統(2.5kW)相比,AEM電解水制氫系統(10kW)每千瓦制造成本低40%。
陰離子交換膜電解水制氫技術(AEM)是國內制氫企業選擇較少的制氫技術路線,相比較而言,陰離子交換膜電解水制氫技術(AEM)是一種新的電解水技術,其能夠將堿性電解槽中的的低成本優勢與 PEM 的高效率優勢相結合。
按照工作原理和電解質的不同,電解水制氫技術可分為4種,分別是堿性電解水制氫技術(ALK)、質子交換膜電解水制氫技術(PEM)、高溫固體氧化物電解水制氫技術(SOEC)和陰離子交換膜電解水制氫技術(AEM)。
盡管四種技術路線都已經在國內上線,但對于各大制氫廠商而言,四種制氫技術路線仍需要有不同的側重點。盡管仍有部分制氫技術還未完全成熟,國內制氫市場的“內卷大幕”也已經悄然拉開。
氫能觀察統計,2023年全年共有41家企業下線43款新品制氫設備及系統,可謂是綠氫“元年”的最好證明。根據計算,全國每月就有至少3款制氫設備新品下線。
如下圖所示:
在43款制氫設備中,有29款制氫設備為堿性電解水制氫(ALK)技術路線,8款制氫設備為質子交換膜電解水制氫(PEM)技術路線,4款制氫設備為陰離子交換膜制氫(AEM)技術路線,而高溫固體氧化物電解水制氫(SOEC)技術路線的制氫新品僅有2款。
從圖表可以看到,堿性電解水制氫以絕對優勢成為目前制氫市場中的技術主流。在技術成熟度、成本以及制氫產量上,堿性電解水制氫技術路線(ALK)無疑更有競爭力。不容忽視的是,盡管以PEM、SOEC、AEM三種技術為主的制氫設備下線較少,但從設備可靠性、適應風光波動性以及制氫效率等方面來看,其他技術路線未來或將有“反超”可能,其代表新品將隨著各家產能的推進而逐步亮相。
頻頻下線:技術開始“內卷
需求催促生產,市場帶動研發。進入今年,氫能產業鏈上游制氫領域可謂是“百花齊放,百家爭鳴”。各家接連下線制氫設備,綠氫市場競爭愈演愈烈。競爭的是制氫效率,內卷的是產氫量和直流電耗。
堿性電解水制氫設備產氫量已突破4000標方。今年10月底,愛德曼氫能發布了4000Nm3/h新型高性能堿性電解槽產品。
該產品是國際首套國產化4000Nm3/h撬裝產品,由愛德曼100Nm3/h標準模塊化電解槽并聯而成,同時具備堿性電解水制氫(ALK)和質子交換膜電解水制氫(PEM)兩種技術路線的優點,同時體積較傳統電解槽減少80%,電流密度可達1400mA/cm2@2V,實現高電密、低能耗。
氫能觀察統計分析,今年下線的堿性電解槽產氫量一般在1000標方到4000標方之間,直流電耗4.06-4.6kWh/Nm3。其中,1000標方的堿性電解槽下線數量最多,共有8款,1500標方和2000標方堿性電解槽均下線5款,1000—2000標方成為電解槽廠商今年下線的產品中主要產氫區間。
可以說,1000標方至2000標方的產氫量已經是堿性電解槽的“平穩輸出”,而2000標方以上的產氫量成為各家“內卷重災區”。愛德曼氫能4000標方堿性電解槽的下線將國內制氫市場又提升至新的高度。
巧妙的是,愛德曼氫能下線的4000Nm3/h堿性電解槽,是由愛德曼100Nm3/h標準模塊化電解槽并聯而成。“多個電解槽并聯”是制氫廠商提升產氫量的重要手段,也是技術提升的一大亮點。
面臨業主方的多種需求,制氫企業應對策略頻出。隆基氫能LonGi ALK G系列產品,電解槽產氫量覆蓋1200Nm3/h、1500Nm3/h、2000Nm3/h、3000Nm3/h,可以根據項目氫需求量進行設計搭配。這種靈活性設計優勢明顯,既可以根據需求自行搭配,又在成本上進一步擴大項目效益。
PEM電解水制氫設備優勢明顯。從今年下線的PEM制氫設備中可以看到,PEM電解槽產氫量在200-300標方之間。整體來看,國內PEM電解槽產氫規模集中在50-200標方之間,200標方以上的產氫量成為比拼重點。國外PEM電解水制氫路線發展較為成熟,據悉,康明斯已經做到了單體電解槽500標方的產氫量。
AEM與SOEC兩種制氫路線是國內較少制氫企業在涉及的,但仍有企業十分看好。在今年下線的制氫產品中,AEM電解槽和SOEC電解槽共有5款新品。穩石氫能、中電綠波、億緯氫能三家氫能企業下線4款AEM電解槽新品,穩石氫能專注于研發AEM電解水制氫技術,其技術團隊來源于前央企航天科技集團、前三峽集團以及美國工程院院士專家團隊;作為億緯鋰能的控股公司,億緯氫能是億緯鋰能在燃料電池技術領域的布局體現,億緯氫能具備陰離子交換膜(AEM)、AEM制氫電解槽、氫燃料電池電堆等核心技術能力;中電綠波前身是1993年成立的北京綠波電力科技公司,近兩年隨著公司的不斷發展,技術路線逐步由堿性電解水制氫(ALK)轉向陰離子交換膜制氫(AEM)。
高溫固體氧化物電解水制氫技術(SOEC)因其需要提供高溫熱源,以至于盡管其電解效率較高,但“買賬”的制氫企業相對較少。目前國內SOEC電解槽廠商主要是翌晶氫能與氫邦科技。
國產電解槽:成本+補貼,競爭優勢超國外
氫能觀察從外媒獲悉,國外眾多企業負責人已經開始呼吁,歐盟綠氫補貼應該只發給歐洲制氫企業,而不是中國制氫供應商。原因是歐洲綠氫市場正在面臨歐洲本土制氫企業難以與中國制氫企業競爭的艱難境地。
由于中國制氫企業在電解槽出口上成本更低并且有國家補貼,以至于在價格上比歐洲眾多電解槽供應商更有優勢。歐洲制氫企業紛紛“抱怨”“這不公平,很難與中國競爭”。甚至歐洲已經開始擔憂,十多年前歐洲光伏市場的境遇將會在氫能市場中再次上演。
2010年代時,歐洲對光伏市場的補貼給中國光伏的出口帶來了巨大效益,以至于歐洲本土光伏市場逐漸向中國傾斜。
彭博新能源(BloombergNEF)數據顯示,中國電解槽生產成本僅為歐洲或美國的三分之一,在堿性電解水制氫技術路線(ALK)中,中國堿性電解槽的生產成本約為350美元/千瓦,而歐美國家堿性電解槽生產成本約為1200美元/千瓦。
近期,歐盟委員會認為中國電解槽的價格大約是歐美電解槽價格的一半。但也有人提出反對意見,認為需要在統一標準的情況下比較。但不可否認的是,中國電解槽的價格將給歐洲制氫市場帶來一定程度的沖擊。
的確,對于中國制氫廠商而言,雖然國內市場“瘋狂內卷”,但國外市場卻有很大競爭優勢。相比較國外制氫廠商,國產制氫設備在價格上更低,并且國內制氫企業正如“雨后春筍”一般快速出現,這讓國外制氫企業倍感壓力,競爭對手的增多意味著國外市場將很快被中國制氫廠商占據。
根據公開招中標信息,今年1-12月,已公開招標電解槽的綠氫項目共有19個,合計電解槽招標量達1882MW,合計電解槽超300臺套。然而,業內有傳言稱,眾多綠氫項目雖已簽約或落地,但工程進展緩慢,電解槽招標及出貨速度放緩。
據悉,國內最大的光伏制氫示范項目——新疆庫車綠氫示范項目,投產后裝機容量運行卻不到三分之一。此前業內氫能頭部企業代表接受氫能觀察采訪時表示,“新疆庫車項目就是在‘賠錢’”。示范項目尚是如此,更不用說國內其他地區正在規劃中的綠氫項目。各地區出臺的氫能產業專項政策中均有所提及綠氫產能,《氫能產業中長期發展規劃(2021-2035年)》中提到,到2025年,國內可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年。
分析來看,國內綠氫產能遠遠未及目標,甚至到2025年時,全國綠氫產能或許難以突破10萬噸/年。盡管國內電解槽成本一再下降,面臨項目雖已投產但“效率不佳”的窘境,各家供應商出貨數據也并不十分樂觀。
2023年是綠氫市場開始“起量”的一年,上游綠氫項目開工、投運逐步增多,制氫電解槽下線和中標信息頻頻出現;此外,下游氫燃料電池汽車交付量也開始加快。由此總結,距離綠氫市場“有價有市”、“叫好又叫座”的時候,或許已經不遠。
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