在“碳中和”的目標(biāo)牽引下，清潔能源代替化石能源的大潮已全面開(kāi)啟。氫能作為熱值最高、污染與溫室氣體排放最低的清潔能源，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要途徑。
目前國(guó)內(nèi)制氫路線主要有化石能源制氫(包括煤制氫、天然氣制氫等)、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫。其中電解水制氫因?yàn)閷儆诰G氫技術(shù)路線，無(wú)污染、無(wú)溫室氣體排出，被認(rèn)為是未來(lái)理想的制氫方式。
但在我國(guó)現(xiàn)階段氫氣制備方法中，90%的氫氣來(lái)自化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等灰氫或藍(lán)氫，電解水制氫規(guī)模不足1%，市場(chǎng)仍處于起步階段。
隨著綠氫發(fā)展呼聲高漲，電解水制氫正迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇，原有氫氣消費(fèi)與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)有望很快發(fā)生改變。高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)統(tǒng)計(jì)顯示，2020年中國(guó)新投資制氫項(xiàng)目約23個(gè)。其中，電解水制氫項(xiàng)目7個(gè)，占比30%。
電解水制氫是未來(lái)主流制氫技術(shù)?
電解水制氫之所以近年來(lái)備受歡迎，一方面是能夠?qū)崿F(xiàn)“零碳排放”，獲得真正潔凈的“綠氫”;另一方面還能夠?qū)㈤g歇、不穩(wěn)定的可再生能源(風(fēng)能、光伏、核能等)轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存為化學(xué)能，促進(jìn)新能源電力的消化，由此帶來(lái)較大的生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。電解水制氫相較于其他制氫方法，氣體純度也相對(duì)較高。
多重優(yōu)勢(shì)下，電解水制氫項(xiàng)目逐年增多。經(jīng)過(guò)GGII對(duì)我國(guó)電解水制氫規(guī)模的預(yù)測(cè)分析，在“碳中和”目標(biāo)下，電解水制氫將是未來(lái)主流制氫技術(shù)。
中國(guó)電解水制氫規(guī)模及預(yù)測(cè)(MW)
數(shù)據(jù)來(lái)源：高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)，2021年4月
從成本來(lái)看，目前在工業(yè)電價(jià)與設(shè)備折舊水平下，水電解制氫成本約合3.5元/標(biāo)方，遠(yuǎn)高于煤制氫、天然氣制氫、副產(chǎn)氫提純等的成本。這是當(dāng)前電解水制氫發(fā)展面臨的最關(guān)鍵問(wèn)題。
不過(guò)，隨著電解水制氫規(guī)模增加，這一制氫路線成本有望快速下降已成為一種共識(shí)。中國(guó)投資協(xié)會(huì)能源投資專委會(huì)專家主席石定寰指出：“由于持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，我國(guó)可再生能源產(chǎn)業(yè)近年來(lái)得到大力發(fā)展，太陽(yáng)能、風(fēng)電都已實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，比脫硫煤電的價(jià)格還低。”換言之，未來(lái)隨著可再生能源電價(jià)的持續(xù)下降，用其電解水制氫的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題將迎刃而解。
PEM制氫異軍突起
現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電解水制氫有堿性制氫(AWE)、PEM制氫和SOEC制氫三大技術(shù)路線，由于成本、成熟度與產(chǎn)業(yè)鏈配套等多因素決定，AWE是目前的主流。
我國(guó)AWE裝置的總安裝總量為1500~2000套，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的最大產(chǎn)氫量為1000Nm3/h。國(guó)內(nèi)代表性企業(yè)有中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一八研究所、蘇州競(jìng)立制氫設(shè)備有限公司、天津市大陸制氫設(shè)備有限公司等，代表性的制氫工程是寶豐能源在寧夏寧東能源化工基地投建的“國(guó)家級(jí)太陽(yáng)能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目”，項(xiàng)目現(xiàn)已正式投運(yùn)。
不過(guò)，由于PEM電解槽運(yùn)行更加靈活、更適合可再生能源的波動(dòng)性，在原有市場(chǎng)格局短時(shí)間難以改變的情形下，大部分新進(jìn)者選擇了PEM制氫技術(shù)。在這部分力量推動(dòng)下，我國(guó)PEM電解水制氫技術(shù)正在經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)向市場(chǎng)化、規(guī)模化應(yīng)用的階段變化，逐步開(kāi)展示范工程建設(shè)，如國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司的兆瓦級(jí)氫能示范工程將于2021年年底建成投產(chǎn)。
成本層面， GGII已有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前以堿性制氫最具經(jīng)濟(jì)性，但到2050年，PEM制氫有望與堿性制氫成本持平，整體使用成本下降60%~80%。
2020-2030年電解水制氫技術(shù)成本趨勢(shì)展望(元/標(biāo)方)
數(shù)據(jù)來(lái)源：IRENA，高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)，2021年4月
整體上，隨著我國(guó)風(fēng)、光、水等可再生能源快速發(fā)展，以及包括PEM制氫技術(shù)異軍突起，電解水制氫技術(shù)與應(yīng)用有望很快進(jìn)入穩(wěn)步上升期。
眾企業(yè)加速卡位電解水制氫
電解水制氫成為發(fā)展新風(fēng)口，引來(lái)眾多企業(yè)陸續(xù)卡位布局。
光伏領(lǐng)域中，隆基股份、晶科能源、億利集團(tuán)、寶豐能源、天合光能、協(xié)鑫集團(tuán)等企業(yè)紛紛宣布入局光伏制氫。其中隆基股份表示，早在2018年公司就開(kāi)始關(guān)注和布局可再生能源電解制氫，選擇氫能源產(chǎn)業(yè)，是隆基股份突破光伏產(chǎn)業(yè)鏈天花板的期望所在，也是支撐其市值的重要手段。
寶豐能源在寧夏寧東能源化工基地投建了“國(guó)家級(jí)太陽(yáng)能電解水制氫綜合示范項(xiàng)目”，該項(xiàng)目包括20萬(wàn)千瓦光伏發(fā)電裝置和產(chǎn)能為每小時(shí)2萬(wàn)標(biāo)方的電解水制氫裝置，是全球單廠規(guī)模最大、單臺(tái)產(chǎn)能最大的電解水制氫項(xiàng)目。
上海電氣電站集團(tuán)今年與大連化學(xué)物理研究所正式簽訂“兆瓦級(jí)模塊化高效PEM電解水制氫裝備及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目合作協(xié)議;同時(shí)，PEM電解水制氫技術(shù)研發(fā)中心也揭牌成立，此舉標(biāo)志上海電氣在電解水制氫上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
中國(guó)華能集團(tuán)也正積極創(chuàng)新發(fā)展電解水制氫。今年，華能四川分公司與成都彭州政府簽訂投資協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，華能將在成都市新材料產(chǎn)業(yè)功能區(qū)建設(shè)2600標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)水電解制氫站、高密度儲(chǔ)氫設(shè)備和充氫站、華能四川綠氫技術(shù)創(chuàng)新研究院、氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)綜合示范基地，計(jì)劃于2021年建成。
其他公司，如中石油、中石化、國(guó)電投等央企亦紛紛提前布局電解水制氫市場(chǎng)。中石油旗下勘探開(kāi)發(fā)研究院今年已經(jīng)設(shè)立了電解水制氫關(guān)鍵材料開(kāi)發(fā)及規(guī)模化技術(shù)項(xiàng)目;中石化旗下中石化資本已與康明斯等公司簽署合作意向書，共同推進(jìn)電解水制氫技術(shù)的開(kāi)發(fā)及推廣。
政策方面，內(nèi)蒙古烏蘭察布市發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，明確提出，依托該市風(fēng)電、光伏基地項(xiàng)目，發(fā)展規(guī)模化可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)，重點(diǎn)攻克MW級(jí)風(fēng)電PEM電解水制氫技術(shù);河北省發(fā)布《河北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，提出重點(diǎn)建設(shè)百萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地，構(gòu)建綠色清潔能源生產(chǎn)供應(yīng)體系等。
隨著電解水制氫實(shí)踐數(shù)量和體量的快速增長(zhǎng)，各股勢(shì)力的發(fā)展熱情正在升溫。
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