氫能發展已經勢不可擋。面對產業初期的發展障礙,各個環節均在努力前行。
氫能發展的底層邏輯是化石能源的替代以及新型儲能的重要手段。其一,氫能的能源屬性可以替代化石能源的燃燒屬性,作為“最清潔”的二次能源,氫氣燃燒十分友好,可以大幅降低碳排放。其二,氫能可以作為儲能成為能源結構中的重要紐帶,助力碳達峰碳中和。
受多方背景及因素影響,氫能發展被“擁簇著”走上快車道。在產業發展初期,各類問題也不斷涌現,業內有專家指出,氫能的技術與標準將成為氫能未來發展的一大掣肘,亟需解決。
技術:快速迭代的內卷風暴
技術革新是產業高速發展的重要推動力。追溯氫能發展歷史,氫能技術自上世紀就已經初具雛形,然而氫氣利用率較低、應用場景有待開發,可替代的低成本燃料較多等因素使其并沒有大規模發展起來。
面對嚴峻的環境考驗和巨大的減碳壓力,氫能重新登上歷史舞臺并逐漸成為重要角色。隨著技術的蓬勃發展,氫能產品也在快速迭代。
在制氫領域,內卷重地當屬制氫電解槽。去年被稱為“綠氫元年”,國內多個可再生能源制氫項目下線或簽約,制氫電解槽向大標方擴張。
氫能觀察統計分析,去年下線的堿性電解槽產氫量一般在1000標方到4000標方之間,直流電耗4.06-4.6kWh/Nm3。其中,1000標方的堿性電解槽下線數量最多,1000—2000標方成為電解槽廠商下線產品中主要產氫區間。
1000標方至2000標方的產氫量已經是堿性電解槽的“平穩輸出”,而2000標方以上的產氫量成為各家“內卷重災區”,甚至早已有設備廠商達到了4000標方的產氫量。
高產氫量、低電耗是電解槽技術迭代的競爭重點,不僅如此,電解槽價格也是低了又低。目前,國內1000Nm3/h制氫能力的單臺堿性電解槽價格在700萬-1000萬元之間。根據中石化新疆庫車綠氫示范項目招標統計,單臺堿性電解槽價格約為692萬元。此外,目前國內1000Nm3/h制氫能力的單臺質子交換膜電解槽成本約3000萬元。根據吉林大安風光制氫合成氨一體化項目制氫設備招中標情況測算,1000Nm3/hPEM電解槽價格約為2900萬元。
制氫環節尚且如此,下游應用環節也“不甘示弱”。燃料電池電堆成本也在不斷下降中,一方面得益于技術的不斷成熟,另一方面也是為了在市場中尋求更好的出路。
燃料電池電堆一直向大功率、長壽命、高功率密度等高標準進發,而其中的“兵家必爭之地”就是功率的提升。
目前,大部分燃料電池企業電堆的功率基本聚集在100-200kW之間。國內燃料電池電堆技術也在此間最為成熟。200kW+的電堆目前也已被頭部企業所攻破,為了應對商用燃料電池汽車的系統需要,200kW+的電堆正在被廣泛投入使用。
進入2024年,300kW+電堆已經問世。包括未勢能源300kW石墨板電堆,氫璞創能340kW石墨板電堆,驥翀氫能376kWMH170電堆,國內燃料電池電堆正式進入300kW+時代。
標準:有待完善的桎梏漩渦
氫能標準體系建設有待完善一直是業界所期盼的。在我國,盡管已有盡30個省級地區發布了氫能專項規劃,但國家級氫能標準較少的問題,仍舊制約著氫能的規模化發展。
2023年7月,國家標準化管理委員會聯合發改委等部門印發《氫能產業標準體系建設指南(2023版)》(以下簡稱《建設指南》)。該建設指南的出臺,正式確定了當前氫能產業標準體系構建的重點方向。
其中提到我國氫能標準體系建設目標,到2025年,支撐氫能制、儲、輸、用全鏈條發展的標準體系基本建立,制修訂30項以上氫能國家標準和行業標準。
《建設指南》指出氫能標準體系重點加快制修訂氫品質檢測、氫安全、可再生能源水電解制氫、高壓儲氫容器、車載儲氫氣瓶、氫液化裝備、液氫容器、氫能管道、加氫站、加注協議、燃料電池、燃料電池汽車等方面的標準,打通氫能產業鏈上下游關鍵環節。
政策引導力度不夠、標準體系支撐不足等問題使得氫能產業發展沒有領航舵和指南針,然而標準體系的建立與技術的推動又有著密不可分的聯系。技術的提高將帶動產品的更新,進而帶動標準體系的建立和完善。
產業發展初期的艱難,就在于如何能夠在小心翼翼的試錯中把風險降到最低。產品標準的制定需要在無數次的試驗中得出,技術標準的出臺也需要產業對技術的長時間考量。標準體系的建設急不得,但又讓人“等不得”。標準并不是憑空想象出來的,而是產業發展過程中的高度總結。然而矛盾點就在于,當沒有準確嚴謹的標準作為判斷,氫能的站場似乎總是“虛火”。
好在,《建設指南》的出現,使得我國氫能標準體系的建設有了支撐點,《建設指南》最后公布了目前國內已制定或待制定的158項氫能標準,似乎可見我國氫能標準體系已經開始有了完善的雛形。然而,也需要警惕氫能標準單一、籠統、不夠嚴謹等問題,在標準使用的過程中,不僅是對產業的引導,同時也是對標準本身的驗證。