9月17日,由中国产业发展促进会氢能分会编写的《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》(简称《报告》)在京发布。《报告》指出,当前,包括蓝氢和绿氢在内的“低碳制氢”取代传统能源制氢的速度正在加快。预计在10年内,电解水制氢综合成本将下降50%以上。

目前,传统化石能源(煤炭、石油、天然气)制氢仍为全球主要的制氢方式,占全球氢气产量的82%以上,副产氢占比18%。不过,作为高效清洁能源和绿色新兴产业的重要发展方向,氢能产业发展的重点在于蓝氢和绿氢。

全球各大能源公司多倾向将化石能源制氢和副产氢配备CCUS技术作为向低碳氢过渡阶段的主要制氢技术,低碳制氢取代传统能源制氢的速度在加快,电解设备运营规模及大型制氢装置建成增速明显。根据国际能源署预测,虽然在2021年全球低碳氢量尚不足100万t,但若所有宣布的水电解制氢或CCUS化石燃料制氢项目全部实现,到2030年这一数字将达到3000万t。

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与此同时,电解设备运营规模及大型制氢装置建成增速明显。《报告》显示,现阶段,电解水制氢占全球氢气产量不足1%,随着可再生能源发电规模的扩大和成本的下降,以及碱性(ALK)、质子交换膜(PEM)与固体氧化物(SOEC)电解水制氢技术水平逐渐提升,电解水制氢综合成本预计在10年内下降50%以上,将逐步替代化石能源制氢。

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其中,固体氧化物电解的工作温度在600~1000℃,制氢效率在45%~50%,但其仍处于TRL6-7的技术示范和系统测试阶段。碱性电解水技术最成熟、市场应用最多,但电解槽无法快速启停,功率调节慢,难以适应可再生能源波动特性及快速启停需求,无法满足大规模绿电离网制氢的需求;质子交换膜电解水制氢系统响应速度快,负荷范围10%~130%,是最适合可再生能源制氢的先进技术,也是未来绿电制氢的主要发展方向。

《报告》指出,国外的PEM电解水制氢技术起步较早,已开始进行商业化推广,目前国际领先水平为直流电耗小于3.9kW·h/Nm3,单槽产氢量达到500Nm3/h。在各国PEM制氢设备厂商中,美国普顿、美国康明斯、德国西门子等公司有明显的技术领先优势,且均已推出可用于可再生能源制氢储能的兆瓦级产品。