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氢能的第二战场:技术与标准

   2024-05-27 氢能观察张赢15210
核心提示:业内有专家指出,氢能的技术与标准将成为氢能未来发展的一大掣肘,亟需解决

氢能发展已经势不可挡。面对产业初期的发展障碍,各个环节均在努力前行。

氢能发展的底层逻辑是化石能源的替代以及新型储能的重要手段。其一,氢能的能源属性可以替代化石能源的燃烧属性,作为“最清洁”的二次能源,氢气燃烧十分友好,可以大幅降低碳排放。其二,氢能可以作为储能成为能源结构中的重要纽带,助力碳达峰碳中和。

受多方背景及因素影响,氢能发展被“拥簇着”走上快车道。在产业发展初期,各类问题也不断涌现,业内有专家指出,氢能的技术与标准将成为氢能未来发展的一大掣肘,亟需解决。

技术:快速迭代的内卷风暴

技术革新是产业高速发展的重要推动力。追溯氢能发展历史,氢能技术自上世纪就已经初具雏形,然而氢气利用率较低、应用场景有待开发,可替代的低成本燃料较多等因素使其并没有大规模发展起来。

面对严峻的环境考验和巨大的减碳压力,氢能重新登上历史舞台并逐渐成为重要角色。随着技术的蓬勃发展,氢能产品也在快速迭代。

在制氢领域,内卷重地当属制氢电解槽。去年被称为“绿氢元年”,国内多个可再生能源制氢项目下线或签约,制氢电解槽向大标方扩张。

氢能观察统计分析,去年下线的碱性电解槽产氢量一般在1000标方到4000标方之间,直流电耗4.06-4.6kWh/Nm³。其中,1000标方的碱性电解槽下线数量最多,1000—2000标方成为电解槽厂商下线产品中主要产氢区间。

1000标方至2000标方的产氢量已经是碱性电解槽的“平稳输出”,而2000标方以上的产氢量成为各家“内卷重灾区”,甚至早已有设备厂商达到了4000标方的产氢量。

高产氢量、低电耗是电解槽技术迭代的竞争重点,不仅如此,电解槽价格也是低了又低。目前,国内1000Nm³/h制氢能力的单台碱性电解槽价格在700万-1000万元之间。根据中石化新疆库车绿氢示范项目招标统计,单台碱性电解槽价格约为692万元。此外,目前国内1000Nm³/h制氢能力的单台质子交换膜电解槽成本约3000万元。根据吉林大安风光制氢合成氨一体化项目制氢设备招中标情况测算,1000Nm³/hPEM电解槽价格约为2900万元。

制氢环节尚且如此,下游应用环节也“不甘示弱”。燃料电池电堆成本也在不断下降中,一方面得益于技术的不断成熟,另一方面也是为了在市场中寻求更好的出路。

燃料电池电堆一直向大功率、长寿命、高功率密度等高标准进发,而其中的“兵家必争之地”就是功率的提升。

目前,大部分燃料电池企业电堆的功率基本聚集在100-200kW之间。国内燃料电池电堆技术也在此间最为成熟。200kW+的电堆目前也已被头部企业所攻破,为了应对商用燃料电池汽车的系统需要,200kW+的电堆正在被广泛投入使用。

进入2024年,300kW+电堆已经问世。包括未势能源300kW石墨板电堆,氢璞创能340kW石墨板电堆,骥翀氢能376kWMH170电堆,国内燃料电池电堆正式进入300kW+时代。

标准:有待完善的桎梏漩涡

氢能标准体系建设有待完善一直是业界所期盼的。在我国,尽管已有尽30个省级地区发布了氢能专项规划,但国家级氢能标准较少的问题,仍旧制约着氢能的规模化发展。

2023年7月,国家标准化管理委员会联合发改委等部门印发《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》(以下简称《建设指南》)。该建设指南的出台,正式确定了当前氢能产业标准体系构建的重点方向。

其中提到我国氢能标准体系建设目标,到2025年,支撑氢能制、储、输、用全链条发展的标准体系基本建立,制修订30项以上氢能国家标准和行业标准。

《建设指南》指出氢能标准体系重点加快制修订氢品质检测、氢安全、可再生能源水电解制氢、高压储氢容器、车载储氢气瓶、氢液化装备、液氢容器、氢能管道、加氢站、加注协议、燃料电池、燃料电池汽车等方面的标准,打通氢能产业链上下游关键环节。

政策引导力度不够、标准体系支撑不足等问题使得氢能产业发展没有领航舵和指南针,然而标准体系的建立与技术的推动又有着密不可分的联系。技术的提高将带动产品的更新,进而带动标准体系的建立和完善。

产业发展初期的艰难,就在于如何能够在小心翼翼的试错中把风险降到最低。产品标准的制定需要在无数次的试验中得出,技术标准的出台也需要产业对技术的长时间考量。标准体系的建设急不得,但又让人“等不得”。标准并不是凭空想象出来的,而是产业发展过程中的高度总结。然而矛盾点就在于,当没有准确严谨的标准作为判断,氢能的站场似乎总是“虚火”。

好在,《建设指南》的出现,使得我国氢能标准体系的建设有了支撑点,《建设指南》最后公布了目前国内已制定或待制定的158项氢能标准,似乎可见我国氢能标准体系已经开始有了完善的雏形。然而,也需要警惕氢能标准单一、笼统、不够严谨等问题,在标准使用的过程中,不仅是对产业的引导,同时也是对标准本身的验证。

 
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