陽光氫能“突圍”堿性電解槽

　　2022年全球電解槽市場放量，電解水制氫設備環節成為市場風口，呈現“量質齊升”的特點：(1)企業涌向電解槽環節，新產品發布、項目啟動、項目交付的消息不斷;(2)產業分工進一步細化;(3)規模突破，電解制氫項目達到百兆瓦級別。2022年成為氫能產業“夢想走向現實”的一年!

　　在眾多新晉電解槽企業中，新能源企業是最引人矚目的“新勢力”;在電解槽技術中，產業鏈配套齊全、成本較低的堿性電解槽成為現階段電解水制氫的主角，也是眾多電解槽企業的“寵兒”。

　　成熟的技術和產業鏈，疊加眾多企業的涌入，使堿性電解槽市場呈現激烈的市場競爭。在“雙碳”背景下，大規模可再生能源制氫需求迫切，堿性電解槽也出現了大型化、高響應、低電耗等新要求。

　　什么樣的企業能夠打破市場競爭格局，抓住新的市場機會?

　　陽光氫能是國內最早涉足氫能的新能源企業之一，通過提前布局、重視技術研發和技術創新形成了核心部件與材料的研發生產能力，IGBT制氫電源、堿性水/PEM電解槽產品和可再生能源電解制氫解決方案，并形成了產能優勢。在新的市場背景下，陽光氫能有望分享全球電解槽市場爆發紅利。

　　氫云鏈希望通過了解陽光氫能的電解水制氫在技術、產品、項目實踐等方面的具體優勢，探討國內電解槽發展遇到的問題，以及對電解槽企業的啟示。

　　堿性電解槽市場的新挑戰

　　堿性電解槽是現階段的主流。由于技術成熟、結構簡單、安全穩定、成本相對低廉、產業鏈相對成熟等優點，堿性電解槽在國內市場中已經占據了主導地位，在國內的大型制氫項目中更是擔當“主角”。

　　近期各新晉電解槽企業發布的產品也以堿性電解槽為主，由此堿性電解槽市場迅速進入了市場競爭階段，新晉玩家必須“出手即巔峰”，才能在市場競爭中立足。

　　新需求下的新機遇。隨著可再生能源制氫從概念向實踐發展，堿性電解槽環節在技術發展、市場競爭、技術需求等方面發生了重大變化。

　　(1)大型化。快速增長的綠氫需求推動電解槽的單體和系統規模向大型化發展。如產氫量1000Nm3/h以上的電解槽在技術上不斷突破、系統則已經突破百MW級別。

　　(2)高動態響應。電力來源從穩定的網電向高波動性的新能源轉變，要求電解槽有分鐘級的啟動時間和更快的響應速度。

　　(3)低電耗。堿性電解槽的電力成本占氫氣成本70%以上，降低電耗是提高綠氫經濟性的關鍵。

　　這對堿性電解槽的前端電源、動態響應性能、電流密度、綜合電耗、多槽系統集成等方面都提出了新的挑戰，也為市場帶來了新的機遇。

　　陽光氫能的堿性電解制氫解決方案

　　在新的市場需求下，舊格局有望打破，什么樣的企業能夠在新的競爭形勢中“突圍”而出?氫云鏈認為，在大規模可再生能源制氫的背景下，兼備技術能力和新能源產業經驗的新能源龍頭企業對可再生能源制氫的理解更加全面和深入。

　　陽光氫能就是國內最早涉足可再生能源制氫的新能源龍頭企業之一。基于提前布局的優勢，陽光氫能是最早推出可再生能源電解制氫解決方案的企業之一，也是最早掌握電氫耦合核心技術的企業之一，最早形成GW級別的生產能力的企業之一。

　　通過對材料、核心部件，到電解槽、氣液分離純化及電氫耦合系統的潛心研發，陽光氫能實現了制氫電源、動態響應性能、電流密度、綜合電耗、多槽系統集成與運行優化等一系列難題的突破，形成大規模可再生能源制氫一體化系統解決方案能力。

　　材料和設計創新突破電解槽性能難題。通過建立材料和核心部件的自主研發能力，優化電解槽結構、流場和電化學特性的設計，改進工藝控制算法，陽光氫能實現了堿性水電解槽電流密度、綜合電耗、動態響應能力等核心性能指標的提升。

　　IGBT制氫電源解決電網友好性和可再生能源波動性問題。電源是可再生能源制氫的關鍵設備之一。陽光氫能的制氫電源采用IGBT全控型功率器件和PWM控制技術，使網側電流諧波含量<3%，功率因數>0.99，滿足了電網對諧波、功率因數等電能質量的要求。同時可以做到毫秒級功率調節響應，解決了與可再生能源匹配性的問題。

　　智慧氫能管理系統解決系統大型化問題。堿性電解槽單體的產能尚處于兆瓦級，百兆瓦級甚至更大規模的制氫工程需要多臺電解槽并聯形成陣列，此時管理系統的關鍵性凸顯。陽光的智慧氫能管理系統在風、光、網多種能源的控制，多臺電解槽的投切及運行控制策略等方面積極地進行了技術創新，實現了制氫系統運行于最優效率區間、系統能耗大幅降低等目標，解決了大容量、多臺套電解制氫管理難題。

　　此外，陽光氫能還建成了全國首個電解水制氫系統綜合測試平臺，滿足最大3000 Nm³/h制氫系統測試需求，避免了在項目現場才能對電解槽進行檢測與調試，極大地提高了研發效率和交付能力。

　　從適配風光功率快速波動的IGBT制氫整流電源，到高電壓、低電流的電解槽，再到先進的智慧氫能管理系統，陽光氫能的探索和創新解決了堿性電解槽在可再生能源制氫領域的諸多新挑戰，形成了一套完整的綠電制氫解決方案，實現了制氫與可再生能源發電的高效耦合。

　　陽光氫能的堿性電解制氫實踐

　　紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。陽光氫能堅持實踐創新，針對可再生能源制氫的各類場景和模式開展項目實踐，實現了多個“第一”和突破。

　　研發實踐。技術、產品和方案必須要在實踐中檢驗，并不斷迭代發展。2020年6月，位于合肥的“可再生能源變功率制氫及氫儲能發電實證平臺”建成投運，率先實現了純離網變功率制氫，自發自用余電上網等多種工作模式。該項目是全國首個光伏離網制氫及氫儲能發電實證平臺，對國內開展純離網變功率制氫及電-氫-電閉環系統和光、儲、氫綠色能源協同應用的研究起到引領作用。

　　商業化項目實踐。可再生能源電解制氫必須在實際的案例中探討商業化的可能。2021年，陽光氫能1000Nm³/h堿性電解水制氫系統交付吉林白城，實現了真正意義上的新能源制氫商業化示范，對風光制氫、加氫一體化進行了有意義的嘗試。

　　陽光氫能可再生能源制氫系統已應用在內蒙古、寧夏、安徽等多地光伏、風電制氫項目中，為能源電力、石油化工、交通運輸領域，提供“脫碳”解決方案。

　　小結

　　對比光伏、風電產業，氫能產業鏈條更長，技術要求更高，商業模式尚未明確，需要通過持續的創新和實踐才能實現技術與商業化的持續突破，氫能崛起注定是一場持久戰。在這場馬拉松比賽中，陽光氫能已經具備了一定的優勢。

　　德國墨卡托中國研究所認為，在電解槽環節，中國企業至少還需要5年時間才能趕上西方領先的制造商。要實現加快縮短與國際先進水平間的差距，加快推動可再生能源制氫的應用推廣，助力國家“雙碳”任務達成的目標，需要全產業鏈的齊心協力，共克難關，也需要有企業敢于領頭、勇于創新，帶領整個產業向前發展。陽光氫能的“風光+制氫”組合拳戰略值得期待!