9月8日,康明斯HyLYZER®-500PEM电解水制氢设备正式落户三峡乌兰察布源网荷储研发试验基地。这是我国目前在建最大的PEM电解水制氢设备,此次落户受到业界的广泛关注。
完美适配“双碳”目标 电解水制氢崛起
随着国家“3060”双碳目标的提出,未来我国能源发展模式将完成从煤电到清洁能源的转变,氢能作为“终极”清洁能源更是备受关注。据中国氢能联盟预计,在2060年碳中和情景下,氢能在我国终端能源消费中占比将达20%。但首先要考虑的问题是,氢来自何方?
氢能源的供给主要有化石燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢等方式。传统的化石燃料制氢方法伴生的二氧化碳排放,对环境危害大,不适合现阶段的发展方向。而可再生能源制氢的基本是零碳排放,完美适应双碳的发展要求。
目前我国正全力推进可再生能源开发利用,但风电、光伏自身存在间歇性、而且在资源丰富区产生大量弃电。利用弃电进行规模化制氢,再将氢能作为补充能源使用,整个过程降低了原材料成本,大大提高了资源利用率。
目前的绿氢能源可能相对传统火电、水电成本较高,但未来随着我国风电、光伏装机规模壮大,可再生能源电力成本持续下降,对应的绿氢成本也会下降,电解水制氢因而成为近期新能源领域的关注焦点。
不过,氢能设备成本高,也是现阶段限制绿氢盈利的重要因素。
去年9月,康明斯中标三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目。建成后的“制储运加”氢能综合示范项目将包含2.5MW PEM电解水制氢站、加氢站、氢气液化站、氢燃料电池热电联供系统等,其中制氢环节创造了国内最大电解水制氢设备记录。该制氢设备高度集成在两个集装箱内,将采用两个1.25MW电堆,设计总额定产氢量500Nm3/h。
康明斯(中国)投资有限公司制氢业务发展相关业务负责人陆瑞谈到:“PEM技术对于可再生能源的响应特别迅速,当风电光伏等可再生能源受制于天气的影响发生波动时,PEM技术实时响应电源及负荷的波动,可以实现可再生能源与制氢技术之间的匹配。”
康明斯作为百年企业,是全球电解水制氢市场的领军企业,在过去的70余年里,康明斯及其关联公司向全球提供了600多套电解水制氢设备,其中PEM电解水制氢设备研发有着超25年的历史,全球已有超过70个项目在持续稳定运行。
氢燃料电池推进清洁化进程
在车用领域,可再生能源得到的氢能资源主要用于内燃机发电和氢燃料电池,氢燃料电池是我国广泛推广的车用氢能使用方式。
《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》中提出“到2025年可再生能源制氢量达到10-20万吨”的发展目标,从产量上讲该目标也许无法完全满足日常用电,但可以满足燃料电池车辆使用,推进汽车清洁化进程。
目前国家正在产氢丰富或风力、光伏资源丰富的地区推进氢燃料电池汽车示范城市群建设,由于氢气供应比较及时、运输成本低,降低了氢燃料电池汽车整体营运成本,吸引更多企业加快氢燃料电池及整车布局。同时,在“双碳”目标压力比较大的城市,也会根据政策推广氢燃料电池。
陆瑞表示,随着氢燃料电池的技术成熟度的进一步提高,很多企业都在加紧国产化的布局,促使国内氢能产业链更完整,氢燃料电池成本也会大幅下降,为未来氢燃车辆推广提供技术与经济性基础。
康明斯目前正在氢燃料电池性能方面深入研究,以持续优化电耗、系统匹配性等表现,进一步推进产品的本地化和降本。
当下,传统高耗能企业、煤化工企业等企业正面临向能效提升、清洁生产等绿色低碳生产模式转型,其中部分企业将成为用氢大户。康明斯目前与石油石化、钢铁企业等进行交流,以进一步推进氢能的应用。除此之外,企业自建光伏、风电厂已经蔚然成风,康明斯的新能源企业电氢耦合一体化解决方案也得到青睐。
在利好政策与技术改进的双方推动下,可再生能源制氢正在如火如荼地发展,未来前景广阔。康明斯作为全球动力解决方案供应商,为当下最热的可再生能源制氢、氢燃料电池等提供产品与技术支持方案。康明斯在建的广东佛山PEM电解水制氢设备工厂,预计明年投入生产。产品涵盖200-1000标方的PEM电解水制氢设备,一期年产能达到500MW,后续产能可扩展至1GW。
绿电和氢能的综合能源组合,必将成为推动能源企业转型升级、助力“双碳”目标实现的关键技术。