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技术革新引领绿氢应用场景持续拓展

2025年07月14日 16:57  |  来源:人民政协网 分享到: 

在湖北长江边,阳光氢能为“三峡氢舟1”号注入绿色动力,开创内河航运零排放新模式;在新疆,海德氢能的一体化制加氢站已稳定运行超1年,日供绿氢400公斤,可满足当地氢能重卡运输的高频加氢需求;2025国际氢能大会上,北化机展示的大规模风光制氢装置单台氢气产能最高可达3000标准立方米/时,成套装置产能最高可达20000标准立方米/时,其运行能效、适用范围、应答速度和精度均处于国际领先水平。这些场景,正在勾勒中国新型能源体系中氢能的关键支撑轮廓。

技术突破:绿氢降本提效的核心引擎

在“双碳”目标推动下,氢能作为连接可再生能源与工业、交通、储能等领域的关键纽带,已经成为构建新型能源体系的核心支撑。

氢能根据生产来源可分为灰氢、蓝氢、绿氢三类。灰氢是指通过化石燃料制取氢气,制氢成本较低但碳排放量大;蓝氢是指利用化石燃料制氢,同时配合碳捕捉和碳封存技术,碳排放强度相对较低但捕集成本较高;绿氢是指采用可再生能源电解制氢,制氢过程完全没有碳排放,是最清洁的氢。

“绿氢是未来绝对的主流。”在海德氢能CEO姚昌晟看来,得益于风电和光伏为代表的可再生能源的快速发展,以及中国强大的制造业产业链和科技人才储备,短短几年时间,中国绿氢产业不仅在氢燃料电池车领域,包括在工业和储能方面都得到了较快发展,在国际社会处于领先地位。

氢能产业的崛起,始于核心技术的突破。海德氢能以 “氢舟” 插片式方形电解槽为核心技术长板,首创的方形插片式电解水制氢系统,位居国内市场方形电解槽出货量第一。该系统拥有制氢系统核心部件、绿电制氢控制与绿氢全生命周期管理等多项核心技术,其搭载的绿氢智能管理系统HydoOS,可直连光伏、风电等可再生能源,动态适配风光电力的间歇性。据了解,在海德氢能某风电直连标杆项目中,以海德氢能高性能动态电解水系统为核心,可实现高动态响应,灵活匹配风电间歇性特性,年产绿氢可达945吨,实现制-储-混-加氢全链集成,该项目为当地的绿甲醇合成和氢能交通提供支持。

阳光氢能是一家专注于可再生能源电解水制氢技术研发和生产的企业,其紧抓数智化窗口期,在产品结构、材料及智能化上实现重大突破。

“阳光氢能自主研发的数智化大型电解槽,破解电解槽运行‘黑盒’问题,实现全域防护、智能提效、精准运维,开启绿电制氢的数智化新时代。”阳光氢能副总裁罗宣国介绍,这些技术突破标志着我国在绿氢制备领域已形成“材料-装备-系统”全链条创新能力,推动氢能从示范走向经济性商业化拐点。

蓝星(北京)化工机械有限公司(简称北化机),是中国中化旗下企业。依托自身深厚的电解技术底蕴,北化机从2018年开始涉足电解水制氢装备市场。

今年全国“两会”期间,全国政协委员,中国中化董事长、党组书记李凡荣谈到,在“双碳”目标背景下,电解水制氢是实现低碳高效氢能源利用、推动清洁能源大规模应用的关键技术,应鼓励推广如常压方形电解水制氢装置等新型适用技术,确保国内绿氢产业装备技术的高水平自主可控。

北化机总经理助理、海外事业部总经理、氢能业务负责人潘维照介绍,北化机是全球3大电解成套设备供应商之一,是中国唯一具有离子膜电解槽成套技术、核心设备生产制造和EPS解决方案的专业化公司,拥有的核心设备离子膜电解槽在中国市场占有率高达54%,全球市场占有率达21%。

据了解,这家拥有50年氯碱电解技术积淀的央企,生产制造氯碱装备总量超过2400万吨(按100%烧碱产能计),通过氯碱电解过程每年实际产氢气约60万吨,为行业可持续发展作出重要贡献。

多场景应用:工业脱碳与能源转型主战场

近年来,氢能的价值在工业深度脱碳、交通清洁替代及能源跨时空调节等多元化应用场景中全面释放。

工业脱碳领域是当前氢能应用的“突破口”。姚昌晟介绍,海德氢能与全球领先水泥企业合作的示范项目,开创性地将氢混天然气燃烧技术引入水泥窑炉,通过精准配比替代化石燃料,预计年产绿氢 579 吨,减少二氧化碳排放 15 万吨,为高耗能行业提供可复制的脱碳范本。

在鄂尔多斯上海庙经济开发区光伏制氢项目中,阳光氢能独家提供了9000Nm³/h大型碱性制氢系统,通过智慧管理系统精准调度设备运行,高效匹配光伏波动,顺利实现绿氢生产。罗宣国表示,投运后可显著替代燃煤、减排二氧化碳39万吨,为内蒙古打造“双碳实践先行区”提供了强有力的工业绿色转型示范。

绿氢在交通与储能领域的探索同样亮眼。在湖北长江电力绿电绿氢示范项目中,阳光氢能提供了先进的200Nm³/h PEM柔性制氢系统,首次实现了岸船系统统一管理与智能联动,成功为“三峡氢舟1”号及坝区旅游巴士提供高纯度绿氢动力,开创了“氢化长江”的内河航运零排放新模式,为船舶绿色转型树立了标杆。

海德氢能则凭借 P2X 技术体系,将风光电力通过电解水制氢变为绿色燃料,实现大规模长时储能。在中国及欧洲、中东地区部分国家,海德氢能为业主将风光电力转化为氢氨醇油等多元化产物,为多日间长时储能、炼化降碳、航运航空等多种应用提供了新动能。

氢气作为分子量最小的物质,难以储运,若其存储和消纳没有解决,行业难以发展。因此,十分注重上下游产业链协同发展的北化机始终关注产业平衡问题。

“我们在进入市场之初,便与兄弟企业中化西南化工研究设计院有限公司合作,为客户提供绿氢氨醇一体化解决方案。”潘维照认为,只有帮客户解决好下游消纳问题,才能实现项目的长期安全、平稳、高效运行。北化机提供的解决方案涵盖从制氢到氨醇生产的全流程设计,确保上下游协同运行。

行业破局:从技术可行到商业可持续

尽管氢能前景广阔,但其产业化仍面临成本高、标准不统一、基础设施薄弱等挑战。市场主体的实践,正为破解这些难题提供“企业方案”。

成本控制是核心突破口。在电解水制氢领域,北化机更注重设备的全生命周期成本最低,包括投资成本、电解槽的性能以及运行成本等。潘维照介绍,北化机的高电密常压方形电解槽,新能源波动适用范围更宽、投资成本更少。在电极材料、电解槽结构、垫片材料和电解槽锁紧工艺上,北化机均做了精心设计,来保障电解槽安全平稳长久运行。与此同时,其将电解槽泄漏电流降低到0.5%左右,仅为圆形槽1/10左右,且方形电解槽电流效率高达98%以上,较圆形槽高8%左右,运行成本更低。

完善的产业标准和严格的安全监管是氢能实现产业安全、健康、可持续发展至关重要的基石。罗宣国建议,加快构建统一、完善、前瞻的标准体系,优先填补关键领域空白,并强化标准的协调性、兼容性与灵活性。特别是在可再生能源制氢、新型储运技术、加氢站建设运营规范,以及氢能在钢铁、化工等工业领域的深度应用标准方面,亟需加快国家与行业标准的制定和更新。(邢艳娇)

编辑:钱子钰