5年長跑,雙良氫能破解電解槽“密碼”
電解槽公司經過2022年、2023年兩年“爆發(fā)式”的增長,行業(yè)由之前的幾家十幾家公司,一下子增加到兩三百家。除了少數(shù)頭部企業(yè)存在感較強外,新進來的企業(yè)誰的產品能率先得到驗證,率先拿到訂單,并進而做大,誰就能在行業(yè)里占據(jù)一席之地。
因此對電解槽企業(yè)來說,拿訂單是當前頭號大事。
江蘇雙良氫能源科技有限公司(以下簡稱“雙良氫能”)在2024年初,拿下海外項目訂單,為阿曼聯(lián)合太陽能項目提供4套5MW,共計20MW電解水制氫裝備。此前,雙良氫能的電解槽裝備已經有兩個成功案例——內蒙古大全新能源有限公司1000Nm³/h綠電智能制氫系統(tǒng)穩(wěn)定運行,還有內蒙古潤陽悅達新能源有限公司1000Nm³/h綠電智能制氫系統(tǒng)已調試待運行。
所謂十年磨一劍,雙良電解水制氫業(yè)務,也經過了5年時間的長跑。
01
雙良電解水制氫5年長跑
雙良氫能在2018年就切入制氫裝備領域。該年5月,雙良集團召開戰(zhàn)略務虛會,探討作為一個近40年的民營企業(yè),如何在機械制造領域開啟第二增長曲線。
雙良集團成立于1982年,持續(xù)專注于實業(yè)與裝備制造,旗下22家全資和控股企業(yè),其中兩家為上市公司——雙良節(jié)能(600481.SH)、慧居科技(2481.HK)。雙良連續(xù)多年名列中國企業(yè)500強、中國制造企業(yè)500強。
正是經過這次務虛會討論,雙良認定的答案是電解水制氫。
得出該答案主要出于兩點考慮。首先,雙良成立之初就堅定了“節(jié)能節(jié)水 做環(huán)境友好型制造企業(yè)”的理念;其次,雙良一直服務于新能源領域。而電解制氫完全符合以上兩個邏輯:第一,電解制氫屬于環(huán)境友好型產品;第二,其屬于新能源關鍵設備;谝陨蟽牲c,雙良切入到電解制氫裝備制造。
從2018年到2022年,雙良進行催化劑、極板以及隔膜等相關技術的前期儲備。
2022年正式啟動建設氫能源公司,注冊成立江蘇雙良氫能源科技有限公司,同年首套1000Nm³產品下線。2023年建成國內首家全性能測試臺并投入使用,一期300套車間竣工投用,首套2000Nm³產品下線。2023年10月31日通過專家鑒定及德凱/PCCC三方認證,發(fā)布JSDJ S1新品。
2024年成功完成首個海外項目簽約,為阿曼聯(lián)合太陽能項目提供四套5MW,共計20MW電解水制氫裝備;同時還完成了2000Nm³高電密全性能測試,二期700套項目奠基開工建設。
*雙良布局電解水制氫時間軸
02
雙良關于電解水制氫的理解
雙良是怎么看電解水制氫裝備的呢?
雙良氫能總經理王法根在4月8日的香橙會研究院舉辦的2024年風光氫氨醇產業(yè)鏈峰會上表示,“新能源與傳統(tǒng)能源有一個很大的區(qū)別,傳統(tǒng)能源要家里有礦,意思就是家里有礦才有資源;但新能源完全改變了這種狀態(tài),現(xiàn)在我們認為新能源是制造出來的,新能源已由傳統(tǒng)的資源型行業(yè)變?yōu)橹圃煨托袠I(yè)。”
*雙良氫能總經理王法根在2024年風光氫氨醇產業(yè)鏈峰會演講
雙良氫能認為,電制氫肯定是綠電離網(wǎng)應用。未來氫能發(fā)展最重要的兩點,首先一定要結合綠電才是低碳零碳屬性;其次就是離網(wǎng),從電網(wǎng)來看很難分辨是綠電還是傳統(tǒng)能源電力,只有離網(wǎng)情況下才能充分證明制氫采用的是綠色電力。
雙良氫能第三個觀點是,大規(guī)模電解制氫的主流技術路徑是堿性水電解制氫。因為堿性水電解制氫無論從規(guī)模、造價亦或是材料來看,跟PEM以及AEM相比,它都有得天獨厚的優(yōu)勢。
當然,過去的堿性電解水制氫存在一定短板,那是因為它的應用場景只是單臺套使用,所以它的短板是無法克服的,但在未來大規(guī)模應用場景下,通過群控技術,可以很好地彌補堿性水電解制氫的短板。
第四,雙良認為堿性水電解制氫問題核心是安全性、高電密、大標方、低能耗、寬負荷、快響應、全控制。
安全性:未來每一個制氫車間或工程都可能有十套甚至上百套超大規(guī)模制氫裝備持續(xù)不斷運行,每小時每分鐘產生大量的氫氣,安全性對工程而言是至關重要的。
高電密、大標方:這六個字代表著未來氫能單體設備的發(fā)展方向,單體設備的大型化是無法解決產量大型化的,受制于原材料的功能性問題,未來的大型化以及高電密是指在同等面積下能產生更多氫氣,在高電密情況下發(fā)展大標方。
低能耗:制氫環(huán)節(jié)中80%成本來源于電力消耗,更低的能耗意味著制氫環(huán)節(jié)更高的經濟性。
寬負荷:清潔能源和工業(yè)用電最大特性在于它的負荷波動,如何最大化利用清潔能源,寬負荷運行甚至低負荷運行是其中非常關鍵的一點。
通過四年研發(fā),雙良電解槽已經做到從10%-100%寬負荷運行,最低做到10%低負荷運行,最大化吸收清潔能源。
快速響應、全控制:因為清潔能源負荷波動很快,如果可以快速響應,這也是提高電能利用率的關鍵環(huán)節(jié)。
*雙良關于電解水制氫的四個觀點
新能源是“制造”出來的,傳統(tǒng)能源取決于家里有礦,而新能源取決于工業(yè)制造能力!
03
綠電制氫的特點與痛點
在這次香橙會研究院舉辦的2024年風光氫氨醇產業(yè)鏈峰會上,雙良氫能總經理王法根還分享了他們總結的綠電制氫當前五大特點。
第一,前端風光技術已經很完備,后端氨醇也相對較成熟。
第二,初步放開化工園區(qū)內制氫限制,比如內蒙、吉林也為制氫做了很好的鋪墊。
第三,央國企領銜形成先行先試
第四,地方政府鼓勵支持,項目普遍規(guī)模較大。
第五,離網(wǎng)型綠電應用場景是主流趨勢。
此外,雙良氫能總經理王法根還總結了綠電制氫當前五大痛點:
痛點一,綠電場景下電解槽系統(tǒng)安全性如何保證?(保證不泄漏,安全性)
痛點二,長周期運行經濟性,電耗、水耗如何實現(xiàn)?(水資源非常緊缺)
痛點三,適合綠電特點寬負荷運行,清潔能源波動性非常大,不像清潔能源那么穩(wěn)定,如何利用綠電寬負荷范圍,尤其是最低負荷如何運行?
痛點四,滿足綠電波動性的響應能力(負荷調節(jié)速率)?
痛點五,匹配大規(guī)模應用的管理控制邏輯?
04
雙良的解決方案
針對綠電制氫氣的五個痛點,雙良有什么樣的對策?對此,雙良氫能總經理王法根也給出了他的解決方案。
首先,雙良氫能從2018年切入制氫裝備并進行了一系列研發(fā)布局,從0.1標方、5標方建立了一系列實驗設施平臺;引進從事材料、物理和化學的碩博人才,從隔膜、催化劑兩個最核心技術上解決堿水電解槽性能。
第二,在裝備產業(yè)建立之初,雙良氫能投資3000萬元建立測試中心,目前已具備10MW全性能測試能力,今年7月份將擴到25MW,整個測試中心按照國家制氫規(guī)范建設。同時,今年6月份將建立10臺小標方光伏測試陣列,結合光伏用電全性能驗證測試,在陣列情況下群控技術如何適應光伏清潔能源應用制氫。
在談到點解槽性能指標上,雙良氫能總經理王法根透露,雙良氫能堿性電解槽能耗處在行業(yè)最低,能耗小于4.0。
“我們講電耗一定講在什么電流密度下的電耗,通過第三方嚴格檢測,雙良電解槽在2500安電流密度下,直流電耗是3.992千瓦每標方,在3000電密下是4.036,在6000電密下是4.433電耗”雙良氫能總經理王法根說。
*雙良氫能電解槽性能指標
雙良氫能電解水設備在6000電密下生產2000方氫,這個2000方電解槽和傳統(tǒng)意義上1000方電解槽體積幾乎一致。傳統(tǒng)電解槽電密基本在2500到3000安,目前雙良在同等體積下做到6000安電密。
6000安電密下如何長期穩(wěn)定運行,這來源于催化劑如何更強有力附著電極網(wǎng)上,這也是雙良近四年來潛心研究的一點。
除了電耗,還有一個指標是水耗。雙良氫能能做到一噸氫9.45噸水。
電解水制氫有兩個耗水的途徑,一個是本身電解水制氫物理消耗,另外用循環(huán)水冷卻,這里要消耗大量水。雙良一直從事節(jié)能節(jié)水裝備制造,結合氣液分離與純化、內部流程優(yōu)化以及結合雙良節(jié)水裝備,整個系統(tǒng)解決方案做到一噸氫只消耗9.45噸水。
正是基于對技術和產品的敬畏,雙良氫能自2018年進入電解水制氫裝備,實際真正發(fā)布產品是2023年,這五年之中雙良氫能并沒有往市場上推出產品或發(fā)布產品。
用雙良氫能總經理王法根的話來說,“因為那時候雙良認為自己還沒有解決綠電應用場景下電解槽的相關要求,直到2023年10月31日確認能夠完全解決這個問題后,我們才對外發(fā)布新一代電解槽。”
原文標題 : 5年長跑,雙良氫能破解電解槽“密碼”
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