深度剖析绿氢项目运行现状及建议

“我国富煤贫油少气的国情决定了发展『新能源』战略的必要性,而该方向的明确又决定了氢能的关键角色与发展路径。在氢能行业里,大家要守好自己的每个点,分别从检测、材料、服务、标准、运维等各环节打好基础,未来氢能产业一定是我国『新能源』高质量发展的重要支撑。” 国家电投北京绿氢科技氢能业务总监邢伟表示。

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邢伟多次参加主持国内大型氢能项目可研评审、设备测试、安全检查、试车方案评审。在2025(第七届)高工氢电产业大会上,邢伟发表了“风光氢储氨醇一体化典型项目实施关键点及开发过程分析”的主题演讲,分享了来自项目一线的经验和感受。

绿电直连带来氢能发展机遇

氢能政策接连迎来突破性进展。2025年1月1日《中华人民共和国能源法》正式施行,氢能纳入能源管理体系。

5月21日,国家发改委、国家能源局发布《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》,标志着绿电直供从“试点探索”进入“政策制度化”阶段,是我国推进电力系统灵活性与新型工业用能场景深度融合的关键节点。

该政策首次明确允许『新能源』通过专用线路直接向单一用户(如电解槽)供电,实现“电-氢-物理直连”。这解决了风光制氢项目长期面临的并网审批难和电网购电成本高的痛点,为绿氢规模化生产扫除制度障碍。

结合数据来看,2025年一季度,我国风电光伏发电合计新增装机7433万千瓦,累计装机达到14.82亿千瓦(其中风电5.36亿千瓦,光伏发电9.46亿千瓦),首次超过火电装机(14.51亿千瓦)。未来随着风电光伏装机新增装机持续快速增长,风电光伏装机超过火电将成为常态。

氢是风光消纳问题的解决途径,核心在于“就地消纳”、“负荷为王”。2023年以来风电设备价格在低位徘徊,使风电实现了低价上网,三北~0.15元/千瓦时,东中部和南方<0.3元/千瓦时;从“光伏平价”到“光储平价”,目前光伏度电成本已降至0.18元/kWh以下;1000标方的碱性电解槽系统已降到600万,电解水制氢系统成本未来有望下降50%。

从成本测算,电力成本约为0.14元/kWh时绿氨的成本约和合成氨最近六年的售价相近,随着风力发电设备、光伏发电设备成本的持续下降,单位绿电的成本将随之下降。绿色合成氨即使不考虑议价权,也将会有一定的生存空间。

绿氢在甲醇制备中的渗透率有望增加,绿氨生产成本有望和市场平价,绿色航油的未来增长空间巨大。

“未来氢能产业一定是建立在风、光、储能产业全面发展的基础上,氢能把这三个行业串联起来,推动我国『新能源』以及绿色化工行业的高质量发展。”邢伟认为。

绿氢项目运行现状及建议

从项目推进来看,要做一个风光氢氨一体化项目,上下游耦合存在诸多限制,技术难点尚需攻克:如与上游电力系统耦合,消纳风、光等可再生资源或参与电网平衡调控时,电解水制氢工段的变负载运行受到自身工艺流程约束,存在调节范围较窄、低负载区域氢氧混合风险、频繁波动加速核心部件老化,影响性能表现等技术挑战。而与下游化工工段耦合时,氢气供应给下游合成氨环节时也面临氢流量需求大、原料气压力要求高、以及化工合成供氢平稳性约束。

在可再生能源制氢过程中,为了实现减小启动时间、提高综合能效以及延长设备运行寿命的目标,可以运用以下策略进行优化:其一是均衡策略,其二是效率优先策略,其三是寿命优先策略。均衡策略侧重于电解槽间的工作负荷分配均匀,效率优先策略强调实时跟随可再生能源发电功率调整制氢负荷以提高能效,而寿命优先策略则聚焦于通过减少电解槽负荷波动来保护设备,延长其使用寿命。实际应用中,制氢场站可根据实际情况和运营目标,灵活选择或融合这些策略,以实现最佳的电解槽整体运行性能。

从实践层面来看,大型绿氢示范项目暴露出诸多问题:如电力设计院与化工设计院之间存在标准、规范体系的差异,导致制氢厂房设计不符合使用需求,在部分项目的电解槽设备检修过程中困难重重,往往需要耗费大量的物力与人力去协调和解决;

如部分项目系统设计经验严重不足,管道震动明显,导致碱液漏出,进而影响整个制氢系统的正常运行;

如电解槽内部电镀工艺的“偷工减料”以及孔道电镀难等问题导致镀层质量参差不齐,孔道腐蚀严重、电极焊接区锈蚀、极板锈蚀严重,影响长期耐久防腐性能;以及密封垫片易被剪切断裂,无法起到密封作用,引起槽体漏液等重大安全问题;

……

“个人认为绿氢项目规模化发展的基础在于制氢设备、压缩机等装备的稳定可靠,没有装备的支撑,我们的氢能行业何来发展?”邢伟强调,他对电解槽装备发展提三个建议:

1、 不必盲目求大标方,不必同质化去搞竞争,没必要打价格战,坚定做好自己的产品,无论是集成企业还是核心零部件材料企业,都要认真去验证产品的耐久性、安全性,再推向市场;

2、 电解槽装备对整个电力系统至关重要,项目需要的是安全稳定、高寿命、适应风光波动性的产品;

3、 目前还没有某种技术路线拥有完整的实践验证和绝对优势,只有经过实践的才能明确运行的真实需求(PEM/ALK都具备天生的优势与劣势,如何做到互补很重要)。

“我国富煤贫油少气的国情决定了发展『新能源』战略的必要性,而该方向的明确又决定了氢能的关键角色与发展路径。在氢能行业里,大家要守好自己的每个点,分别从检测、材料、服务、标准、运维等各环节打好基础,未来氢能产业一定是我国『新能源』高质量发展的重要支撑。” 邢伟总结。

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