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一文简述氢能产业核心设备国产化现状及发展趋势

   2023-11-20 氢能观察李航36780
核心提示:氢能产业链包括上游制氢,中游氢储运、加氢站,化工、氢燃料电池为氢能主要的应用场景。氢能设备是产业发展的基础,目前我国在氢能设备方面有极大的改善空间,在技术创新,降本增效,安全生产,国产替代方面,都存在着众多机会。制氢端:电解槽是制氢的核心设

氢能产业链包括上游制氢,中游氢储运、加氢站,化工、氢燃料电池为氢能主要的应用场景。氢能设备是产业发展的基础,目前我国在氢能设备方面有极大的改善空间,在技术创新,降本增效,安全生产,国产替代方面,都存在着众多机会。


制氢端:电解槽是制氢的核心设备
目前我国主流的制氢方式分别为化石燃料煤制氢,天然气制氢,电解水制氢三种方式,其中化石燃料制氢占据我国大部分市场,但电解水制氢作为更低碳的制氢方式,具有更大的发展潜力。
电解水制氢有三种技术路线,分别为碱性电解水制氢(AWE)、质子交换膜(PEM)电解和固体氧化物(SOEC)电解,其中电解槽是制氢的核心设备。在三种技术路线中,碱性电解水技术最为成熟,成本相对较低,商业成熟度高,运行经验丰富,且国内一些关键设备主要性能指标均接近于国际先进水平,单槽电解制氢量大,易适用于电网电解制氢。目前国内电解槽厂家已超过七十家。相比于碱性电解水,PEM电解槽中质子交换膜更依赖进口,有待国产材料进一步突破。
近年来,受益于国家双碳目标,电解槽市场需求量持续增加,电解槽研发生产进展迅速。据统计,2023年1-10月,全国已公开电解水制氢项目共90个,其中新签约项目41个,开工在建项目41个,预计到2023年底,我国的电解水制氢项目将超100家,从2023年的电解槽中标情况来看,隆基氢能、派瑞氢能、塞斯克斯、阳光电源等厂商的市场份额较大。


氢储运、加氢站:储氢瓶、压缩机以及加氢机
高压储氢是氢气常用的储运方式,早在上世纪初,无缝钢制气瓶就开始应用于氢气的储运,随着时代的发展,目前储氢气瓶的已经发展为一下几种:
1、Ⅰ型瓶:由金属材料制成的压力容器;2、Ⅱ型瓶:内胆为薄壁金属材料制成的承压容器,瓶体环向部分缠绕纤维树脂复合材料;3、Ⅲ型瓶:内胆为薄壁金属材料制成的承压容器,瓶体全向缠绕纤维树脂复合材料;

4、Ⅳ型瓶:内胆为聚合物工程塑料制成的容器,全向缠绕纤维树脂复合材料,配金属阀门安装套。


随着我国燃料电池汽车的市场进一步扩大,车载储氢瓶也引发投资热潮,中集安瑞科、未势能源、中国中车等企业纷纷布局高压储氢瓶赛道。在国产化方面,可靠的瓶阀座结构设计及与内胆可靠的连接方式仍将是一段时间内企业研发的重点,适用于IV型瓶的内胆材料也需要打破国外垄断,以降低气瓶成本。
成本也是限制加氢站商业化运营的问题之一,而加氢站中部分关键设备依赖进口,导致设备费用占总成本的40%以上,导致整体建设成本过高。加氢站的三大核心设备为压缩机、储氢设备、加氢机,通常一座1000kg/d 加氢站中配备 2 台压缩机、4 台加氢机、2 套储氢瓶组。
近年来,氢气压缩机国产化曙光初现,如中鼎恒胜、江苏恒久等,在隔膜压缩机方面具有很强的竞争力。
国产加氢机也持续发展中,2021 年 6 月厚普股份发布了自主研发的首台70 MPa 加氢机,多项氢能加注设备关键部件打破了国际垄断,2021 年9 月北京低碳院开发的 70 MPa 加氢机成为国内首个获得国际认证的70 MPa 加氢机。


氢燃料电池
为加强氢燃料电池系统、电堆及其材料和核心零部件的核心技术研究,我国政府出台多项技术创新引导政策。随着我国研发水平的提升,电堆及其他核心零部件的成本不断下降,成本的降低将带动氢燃料电池汽车的发展,进而活化整个产业链。


氢能设备发展
设备国产化是氢能装备的重要发展方向,在政策方面,各地区鼓励氢能基础设施建设,如——
9月7日,浙江省经信厅印发的《浙江省氢能装备产业发展行动方案(2023-2025年)》,提出到2025年,全省氢能装备产业规模持续做大,产值力争突破100亿元,基本形成较为完备的氢能装备产业链,综合发展水平居全国前列的总体目标。
国家发改委在11月7日提出,要始终将科技创新摆在氢能产业发展的首要位置,集中力量突破氢能“制-储-输-用”全链条关键核心技术,促进先进技术应用和迭代升级。

 
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