氫能產業發展如日中天，上游制氫環節也在加足馬力，從去年開始，電解水制氫環節突然大規模爆發，直接影響綠氫產能加速擴張，然而風風火火走過一年多，如今究竟怎么樣？

據統計，2024年每個月就有10余個氫能項目簽約、落地或投產，其中60%的項目都有綠氫參與。

風光制氫一體化、綠氫合成氨、綠氫制綠色甲醇……綠氫項目正在越來越多地被用來生產“綠色燃料”，綠氫發展快速向綠氨及綠醇延展，這使得氫能產業鏈越來越長。

以目前國內在建及投產的幾個綠氫項目為例，談談綠氫項目的核心問題都有哪些——

作為我國首個萬噸級光伏制氫項目，新疆庫車光伏制氫示范項目一直以來都飽受爭議。

2021年11月30日，該項目正式啟動；2023年6月，該項目順利產氫；2023年8月30日，隨著配套的光伏電站全部建成、實現全容量并網，該項目全面建成投產。

2021年11月下旬，該項目因新疆突遇的沙塵暴而遭受光伏設備損毀的消息被各個媒體報道，一時間業內傳言該項目光伏電站收到損壞，事后相關人員透露稱，因該項目附近還有其他光伏電站項目，所以整體上并未收到太大損壞。

今年8月30日，在該項目平穩運行一周年之際，多個關于該項目的“負面信息”也隨之傳出：首年產量只有預期目標的35%、電解槽一直以不到裝機容量的三分之一運行等等。

開創性的項目如同“摸著石頭過河”，但難能可貴的是我們可以從新疆庫車光伏制氫項目中獲得到許多經驗并應用到更多的綠氫項目之中。隆基李振國親自回應關于電解槽運行情況問題：當光伏資源較少時，不需要調動所有電解槽一起運行來產氫，只需要三分之一的電解槽運行就足以，借此打破技術及設備安全等傳言。而關于產量問題，中石化也回應表示可再生能源的可靠性并不穩定，未來仍需優化，此外塔河煉化廠所需氫氣量也不大，未來隨著擴能改造，氫氣需求量將進一步加大。

從新疆庫車光伏制氫項目我們可以看到，在大型制氫項目建設的過程中，一直在遇到各樣的挑戰，建設前期的設備招標問題，建設初期的項目設計問題，建設后期的設備安裝問題以及建設全過程的資金問題等等，從成本、設備、技術等方面，我們總結——

制氫成本仍舊高昂

新疆庫車光伏制氫項目，根據行業內測算，該項目制氫成本在12.95元/kg—14.02元/kg之間，與天然氣制氫和工業副產氫相比，成本相對具備優勢。

現階段我國綠氫制取方式仍是電解水制氫，四種電解水制氫方式中，堿性電解水制氫和PEM電解水制氫發展較快，但成本仍然約為21.9和25.3元/kg，是化石能源制氫成本的2-3倍。盡管今年以來電解水制氫成本已經有所下降，但仍舊高于藍氫和灰氫。

此外，電解水制氫需要耗費大量電能，據測算電解水制氫1千克耗電約35-55度左右，所以電解水制氫成本取決于電價的高低。堿性電解水制氫是綠氫制取最成熟和成本最低的方式，電費成本約占堿性電解水制氫總成本的80%左右，據測算，當電費降低至0.2元/度時，電解水制氫才具有較大的經濟推廣性。

近年來，可再生能源發電成本持續下降，2024年中國東部地區光伏發電成本低于0.25元/度，若使用可再生能源直接發電制氫，綠氫成本與天然氣制氫成本接近，經濟性明顯提升。

但是，可再生能源發電具有較強的間歇性、波動性、隨機性，電力輸出系統穩定性較差，很難為制氫設備提供一個持續穩定的電力供應。以風力發電為例，日內的功率輸出波動范圍極大，極端情況下可在0-100%范圍內變化，這就要求制氫系統與風光等可再生能源耦合需具備較寬的功率運行范圍和較快的啟停響應速率。

制氫設備“卷”到天際

新疆庫車光伏制氫示范項目建設時間較早，所以應用的制氫設備是52臺單槽制氫能力1000Nm3/h 的堿性電解槽，配套建設13組電解水氣液分離設施和7組氫氣純化設施，供貨商分別是隆基氫能、考克利爾競立以及派瑞氫能，據測算，單套制氫設備價格在692萬左右。

綠氫項目的接連開工，使得國內電解水制氫設備從性能到價格都已經“卷”到了天際。在設備性能上，堿性電解槽面臨風光波動性適應問題，PEM電解槽面臨質子交換膜原料和價格問題，AEM電解槽和SOEC電解槽大規模使用案例較少，各家在電解槽產氫量上的比較已經攀升到新的高度。

從2019年有1000標方的堿性電解槽下線至今，堿性電解槽產氫量可謂是沒有最高，只有更高，1200標方、1500標方、2000標方、3000標方、4000標方、5000標方接連下線，電流密度、能耗、負荷范圍等指標也是一再創新，然而實際設備在可靠性、穩定性及使用壽命方面究竟如何還需要時間的檢驗。

在價格上，近兩年采購招標的制氫項目公布的中標價格來看，電解槽價格正在一降再降，甚至已經有470萬左右的堿性電解槽價格，讓行業內為之一震。

制氫技術仍需進步

電解水制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽極和陰極析出。

根據電解槽的不同電解質材料和工作原理，國內主流的水電解技術可分為堿性電解水制氫（ALK）、質子交換膜電解水制氫（PEM）、陰離子交換膜電解水制氫（AEM）和固體氧化物電解水制氫（SOEC）四種類型。

目前主流的電解槽技術（如堿性電解槽、PEM 電解槽）轉換效率仍有提升空間，尤其是在大規模應用場景下，如何進一步提高電能到氫能的轉換效率，降低能源損耗，是關鍵問題。例如，部分堿性電解槽的轉換效率在 60%-70%左右，PEM 電解槽的效率雖相對較高，但也有待進一步突破。

由于可再生能源發電的波動性，電解槽需要具備良好的功率調節能力，以適應不同的電力輸入條件。然而，現有的一些電解槽在面對頻繁的功率波動時，可能出現響應速度慢、穩定性差等問題，影響制氫的連續性和質量。

大型綠氫項目通常要求電解槽能夠長時間穩定運行，但部分電解槽在長期運行過程中可能出現電極腐蝕、隔膜損壞等問題，導致設備的使用壽命縮短，增加了維護成本和停機風險。

這些都在考驗著電解水制氫技術的提升和創新，面對我國制氫市場更新迭代如此之快，各家制氫廠商使出渾身解數，在材料及工藝上不斷創新，同時也在技術上不斷挖掘，力求能開發出滿足市場需求的電解水制氫設備。

作為最早實現產業化的電解水制氫技術，堿性電解水技術已能夠實現大規模制氫應用，目前國內已實現兆瓦級制氫應用。從最初的航空航天工業，到后來的燃煤電廠發電機冷卻用氫，再到如今的大規模可再生能源耦合制氫，基本采用了ALK技術。

PEM制氫在過去十年發展迅速，相比于堿性電解水工藝，其占地面積較小，與可再生能源的適配度更高，國內目前已實現規模較小的商業化運作。AEM 電解水制氫正逐步從小規模研究應用到商業化示范過渡階段，但是從成本、能效及壽命方面來看，距離大規模商業化應用還有很長的路要走。

總體而言，可再生能源大規模制氫是綠色、低碳能源轉型和應對氣候變化的希望，更是實現經濟結構性轉型的重要路徑。隨著氫能產業的快速發展和政策的支持，大型化、低成本、低能耗是產業發展共識，電解水制氫的市場需求和應用前景將更加廣闊。

2024（第二屆）氫能嘉年華——中國氫能100人論壇年會

總結2024年產業鏈情況，展望2025年氫能發展前景，通過全方位、深層次的交流，合力解決技術難點、行業痛點。

主辦：中國氫能100人論壇 HEC100

承辦：氫能觀察 | 新能智庫

2024年12月20日 中國 北京 新世界酒店

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