阳光氢能“突围”碱性电解槽

　　2022年全球电解槽市场放量，电解水制氢设备环节成为市场风口，呈现“量质齐升”的特点：(1)企业涌向电解槽环节，新产品发布、项目启动、项目交付的消息不断;(2)产业分工进一步细化;(3)规模突破，电解制氢项目达到百兆瓦级别。2022年成为氢能产业“梦想走向现实”的一年!

　　在众多新晋电解槽企业中，新能源企业是最引人瞩目的“新势力”;在电解槽技术中，产业链配套齐全、成本较低的碱性电解槽成为现阶段电解水制氢的主角，也是众多电解槽企业的“宠儿”。

　　成熟的技术和产业链，叠加众多企业的涌入，使碱性电解槽市场呈现激烈的市场竞争。在“双碳”背景下，大规模可再生能源制氢需求迫切，碱性电解槽也出现了大型化、高响应、低电耗等新要求。

　　什么样的企业能够打破市场竞争格局，抓住新的市场机会?

　　阳光氢能是国内最早涉足氢能的新能源企业之一，通过提前布局、重视技术研发和技术创新形成了核心部件与材料的研发生产能力，IGBT制氢电源、碱性水/PEM电解槽产品和可再生能源电解制氢解决方案，并形成了产能优势。在新的市场背景下，阳光氢能有望分享全球电解槽市场爆发红利。

　　氢云链希望通过了解阳光氢能的电解水制氢在技术、产品、项目实践等方面的具体优势，探讨国内电解槽发展遇到的问题，以及对电解槽企业的启示。

　　碱性电解槽市场的新挑战

　　碱性电解槽是现阶段的主流。由于技术成熟、结构简单、安全稳定、成本相对低廉、产业链相对成熟等优点，碱性电解槽在国内市场中已经占据了主导地位，在国内的大型制氢项目中更是担当“主角”。

　　近期各新晋电解槽企业发布的产品也以碱性电解槽为主，由此碱性电解槽市场迅速进入了市场竞争阶段，新晋玩家必须“出手即巅峰”，才能在市场竞争中立足。

　　新需求下的新机遇。随着可再生能源制氢从概念向实践发展，碱性电解槽环节在技术发展、市场竞争、技术需求等方面发生了重大变化。

　　(1)大型化。快速增长的绿氢需求推动电解槽的单体和系统规模向大型化发展。如产氢量1000Nm3/h以上的电解槽在技术上不断突破、系统则已经突破百MW级别。

　　(2)高动态响应。电力来源从稳定的网电向高波动性的新能源转变，要求电解槽有分钟级的启动时间和更快的响应速度。

　　(3)低电耗。碱性电解槽的电力成本占氢气成本70%以上，降低电耗是提高绿氢经济性的关键。

　　这对碱性电解槽的前端电源、动态响应性能、电流密度、综合电耗、多槽系统集成等方面都提出了新的挑战，也为市场带来了新的机遇。

　　阳光氢能的碱性电解制氢解决方案

　　在新的市场需求下，旧格局有望打破，什么样的企业能够在新的竞争形势中“突围”而出?氢云链认为，在大规模可再生能源制氢的背景下，兼备技术能力和新能源产业经验的新能源龙头企业对可再生能源制氢的理解更加全面和深入。

　　阳光氢能就是国内最早涉足可再生能源制氢的新能源龙头企业之一。基于提前布局的优势，阳光氢能是最早推出可再生能源电解制氢解决方案的企业之一，也是最早掌握电氢耦合核心技术的企业之一，最早形成GW级别的生产能力的企业之一。

　　通过对材料、核心部件，到电解槽、气液分离纯化及电氢耦合系统的潜心研发，阳光氢能实现了制氢电源、动态响应性能、电流密度、综合电耗、多槽系统集成与运行优化等一系列难题的突破，形成大规模可再生能源制氢一体化系统解决方案能力。

　　材料和设计创新突破电解槽性能难题。通过建立材料和核心部件的自主研发能力，优化电解槽结构、流场和电化学特性的设计，改进工艺控制算法，阳光氢能实现了碱性水电解槽电流密度、综合电耗、动态响应能力等核心性能指标的提升。

　　IGBT制氢电源解决电网友好性和可再生能源波动性问题。电源是可再生能源制氢的关键设备之一。阳光氢能的制氢电源采用IGBT全控型功率器件和PWM控制技术，使网侧电流谐波含量<3%，功率因数>0.99，满足了电网对谐波、功率因数等电能质量的要求。同时可以做到毫秒级功率调节响应，解决了与可再生能源匹配性的问题。

　　智慧氢能管理系统解决系统大型化问题。碱性电解槽单体的产能尚处于兆瓦级，百兆瓦级甚至更大规模的制氢工程需要多台电解槽并联形成阵列，此时管理系统的关键性凸显。阳光的智慧氢能管理系统在风、光、网多种能源的控制，多台电解槽的投切及运行控制策略等方面积极地进行了技术创新，实现了制氢系统运行于最优效率区间、系统能耗大幅降低等目标，解决了大容量、多台套电解制氢管理难题。

　　此外，阳光氢能还建成了全国首个电解水制氢系统综合测试平台，满足最大3000 Nm³/h制氢系统测试需求，避免了在项目现场才能对电解槽进行检测与调试，极大地提高了研发效率和交付能力。

　　从适配风光功率快速波动的IGBT制氢整流电源，到高电压、低电流的电解槽，再到先进的智慧氢能管理系统，阳光氢能的探索和创新解决了碱性电解槽在可再生能源制氢领域的诸多新挑战，形成了一套完整的绿电制氢解决方案，实现了制氢与可再生能源发电的高效耦合。

　　阳光氢能的碱性电解制氢实践

　　纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。阳光氢能坚持实践创新，针对可再生能源制氢的各类场景和模式开展项目实践，实现了多个“第一”和突破。

　　研发实践。技术、产品和方案必须要在实践中检验，并不断迭代发展。2020年6月，位于合肥的“可再生能源变功率制氢及氢储能发电实证平台”建成投运，率先实现了纯离网变功率制氢，自发自用余电上网等多种工作模式。该项目是全国首个光伏离网制氢及氢储能发电实证平台，对国内开展纯离网变功率制氢及电-氢-电闭环系统和光、储、氢绿色能源协同应用的研究起到引领作用。

　　商业化项目实践。可再生能源电解制氢必须在实际的案例中探讨商业化的可能。2021年，阳光氢能1000Nm³/h碱性电解水制氢系统交付吉林白城，实现了真正意义上的新能源制氢商业化示范，对风光制氢、加氢一体化进行了有意义的尝试。

　　阳光氢能可再生能源制氢系统已应用在内蒙古、宁夏、安徽等多地光伏、风电制氢项目中，为能源电力、石油化工、交通运输领域，提供“脱碳”解决方案。

　　小结

　　对比光伏、风电产业，氢能产业链条更长，技术要求更高，商业模式尚未明确，需要通过持续的创新和实践才能实现技术与商业化的持续突破，氢能崛起注定是一场持久战。在这场马拉松比赛中，阳光氢能已经具备了一定的优势。

　　德国墨卡托中国研究所认为，在电解槽环节，中国企业至少还需要5年时间才能赶上西方领先的制造商。要实现加快缩短与国际先进水平间的差距，加快推动可再生能源制氢的应用推广，助力国家“双碳”任务达成的目标，需要全产业链的齐心协力，共克难关，也需要有企业敢于领头、勇于创新，带领整个产业向前发展。阳光氢能的“风光+制氢”组合拳战略值得期待!