直击高工大会（一）： 氢能发展多元化路线的选择与进化

氢制取、储运、加注等氢能供应体系的发展前景可观，已经在全球范围掀起发展热潮。但也必须认识到，氢能行业初期发展面临着政策等待、路线分歧、技术优化，以及规模化降本等问题，如何做出正确的决策，准确把握市场节奏是参与企业面临的共性问题。

 

9月18日，由高工氢能、高工氢电、高工氢电产业研究所（GGII）主办的“2023高工氢能&氢电技术与应用大会”在上海新华联索菲特大酒店盛大开幕。在开幕式专场、氢能专场上，一众嘉宾围绕通过对“绿色氢能供给体系构建的机遇与挑战”、“电解水制氢设备不同技术路线的优劣势”、“氢气压缩机市场行情及发展优势”、“氢能装备变革方向”等的主题演讲和探讨，为多元化趋势下氢能供应体系的发展路径指明了方向。

 

 

他们认为：1、氢能制取方面，可再生能源制氢是制氢环节发展的终极目标。碱性、PEM、SOEC、AEM等不同工艺路线的发展优劣要结合实际情况考虑，且由于不同路线所处的发展周期不同，优化逻辑也不尽相同：如碱性制氢需要对制氢效率和稳定性进行优化，PEM制氢对降本的需求更为迫切，SOEC、AEM需要扩大在应用项目上的探索等；2、压缩机在氢能领域的应用可以贯穿制氢、氢气充装、加氢站、余氢回收压缩机等氢能应用全生命周期。隔膜压缩机需要在安全性、膜片寿命和大流量的方向上加强；液驱压缩机需要解决密封件的无油润滑和寿命等问题；3、氢能供应体系处于快速发展进阶中，近年供应链的发展已经取得了巨大的进步，但细分到各领域的产品技术水平，都存在一定的优化空间，“万亿级”氢能市场目标的解锁需要产业链的共同努力，参与企业发展氢能要有决心和耐心。

 

更多精彩详情如下：

开幕式专场一

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绿色氢能供给体系构建

 

开幕式专场由质子动力董事、总经理吕大伟主持，有6位企业高层发表了主题演讲，分别是国家能源集团北京低碳院氢能（氨能）技术中心副主任何广利博士，阳光氢能解决方案总监唐汉，氢辉能源研发总监范立博士，质子动力董事、总经理吕大伟，隆深氢能总经理丁彦春，佛燃能源电堆应用工程师王奕博士。

国家能源集团北京低碳院氢能（氨能）技术中心副主任何广利博士

国家能源集团北京低碳院氢能（氨能）技术中心副主任何广利博士发表“氢能制储运技术分析及开发实践”的主题演讲。他指出，低碳院的氢能技术开发始于2017年，是最早布局氢能研发的央企单位之一，聚焦氢能供应（制、储、加）体系，目前团队50人。聚焦氢能供应体系布局的原因在于，氢能目前来说还处于商业化前期或者叫示范阶段，其实各个环节都存在问题，制氢、运氢、加氢站不是单个哪个环节解决就能够商业化的，低碳院希望能够更多为行业做应用基础或者是关键技术方面的贡献。

 

氢能行业绕不开商业化的问题，短期内经济可行的就是交通领域，具体到供氢体系的制氢、储运方面，电解水制氢与煤制氢+CCS是未来中远期的主要制氢技术路线。长远来看绿氢是终极目标不可否认，近几年蓝氢怎么走是值得思考的问题。针对不同路线的可再生能源制氢技术，其优化思路也不尽相同，如碱性的价格较前几年已经有了明显的下降，性能和电密的优化相比降低价格要更有意义；PEM制氢技术在现场制氢方面有优势，未来要向高压方向发展。

 

储运方面，国内还是20-30MPa的拖车，国际50-55MPa都有，要想降低整个成本，压力一定要升高，另外储氢瓶碳纤维的攻克也很关键；液氢方面，现有技术的能耗还是在15-20 kWh/kg，降低能耗是关键，主要途径规模化、开发新的工艺，比如美国DOE已经开始静态制冷（涡流管，磁制冷，声制冷等等）的研发，国内在这些方面需要给予更多关注。

阳光氢能解决方案总监唐汉

阳光氢能解决方案总监唐汉发表“柔性制氢技术驱动绿氢未来”的主题演讲。可再生能源大规模发展为绿氢发展奠定了基础，绿氢下游应用也呈多元化趋势、整体规模逐年增长，电解水制氢装备机遇凸显。可再生能源有波动性、间歇性、随机性的特点，对电解水制氢提出了更高的要求，包括更好适应波动性、更宽的工作范围，系统级控制能力，以及实现安全、高效、长寿命等。绿电制氢不是可再生能源和电解槽的简单结合，而是深度耦合的过程。

 

阳光氢能专注于可再生能源柔性制氢，把传统小规模、单台套的方式升级到可再生能源波动工况下的制氢系统，称之为柔性制氢系统。柔性制氢系统不再是孤立的，是能够互相适应、互相匹配的制氢装置。主要产品有IGBT制氢电源、碱性水电解槽、PEM电解槽、气液分离与纯化设备、智慧氢能管理系统，产品适用于能源电力、石油工业、交通等多领域，帮助其实现深度脱碳，助力实现“双碳”目标。

 

阳光氢能能够提供碱性多对一、PEM制氢系统的全套解决方案，其独有的智慧氢能管理系统进一步提升了柔性制氢系统在能量、运行、安全等方面的管理水平和系统效率。在会议现场，唐汉还详细介绍了阳光氢能产品应用案例，包括大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目、鄂尔多斯市上海庙经济开发区光伏制氢项目、湖北宜昌绿电绿氢示范项目、白城分布式发电制氢加氢一体化示范项目、内蒙古制氢加氢一体化示范项目、大连洁净海水制氢一体化项目等。

氢辉能源研发总监范立博士

氢辉能源研发总监范立发表了“PEM电解水制氢产业链卡点与攻关”的主题演讲。

 

范立表示，电解水制氢具备空间维度和时间维度的优势及应用领域的高度灵活性，而氢气具备能源载体和化工原料的双重属性，电解水制氢将是是“氢能源系统”的重头戏。在全球双碳背景的加持下，电解水制氢将迎来高速发展的阶段。

 

从整个行业上来看，整个国内电解水行业多数企业出于经济性上考虑，将碱性电解水作为首选，但是从技术角度上来说，PEM电解水被公认为有更好的发展前景，电解池体积小、响应速度快，利于快速便载，电解槽产能效率高、气体纯度高、能耗低，有更高的安全可靠性，更适合于可再生能源制氢系统，现在已经逐渐被市场所接受。未来几年电解水制氢发展方向将采用碱性电解槽和PEM电解槽混合使用的电电混合模式。

 

氢辉能源致力于PEM电解水核心材料、部件的国产化、产业化，构建产业生态，提供一站式绿氢制备解决方案。公司产品涵盖PEM电解水制氢质子交换膜、膜电极、电解槽和多通道PEM电解槽测试台架，目前公司拥有4GW/年膜电极产线，4GW /年质子交换膜产线，1GW/年PEM电解槽柔性半自动组装线（调试），公司的愿景是两年内发展为国内PEM电解堆核心材料头部企业和供应商。

质子动力董事、总经理吕大伟

质子动力董事、总经理吕大伟发表主题演讲。他指出，碳达峰、碳中和带来巨大的绿氢需求，让电解槽成为万亿级蓝海市场；2028年国内电解槽需求将超过40GW，新市场空间预计将超过500亿元人民币。SOEC作为电解水制氢技术路线之一优势明显：高温电解，电压低，高效节能，电解效率提高20-30%；全固态结构，无碱液泄漏和腐蚀风险；主要材料是我国具有资源禀赋优势的稀土氧化物，且不使用贵金属；制取的氢气纯度高等。

 

SOEC在用户侧电解制氢、绿电消纳及发电侧电解制氢、SOEC专用场景等场景有一定空间。质子动力去年SOEC系统价格是5万/kW，今年已达4万/kW，预计2025年会实现2万/kW，并实现1MW系统量产，运行时间40000小时。当前储能备受关注，氢储能优点明显：唯一“双长时”的长时储能；突破地理限制，实现生态保护；规模储能经济性强；储运方式灵活；不过目前其成本较高，降本增效是当前氢储能的主要诉求。SOEC-SOFC是效率最高的“电氢电”氢储能技术路线。

 

质子动力是SOEC/SOFC电池片和电堆国内记录保持者，包括SOEC专用电池片面积15*15c m²  ，专用单电堆功率3.5kW已下线；SOFC电池片面积20*20c m²  ，单电堆功率5kW；SOEC/SOFC可逆电堆已启动；在为客户开发25kW SOEC系统等。产业化方面，公司已经在青岛落地SOEC电池片及单电堆生产线，一期设计产能1MW/年，二期设计产能10MW/年，目前公司正在为二期投产做准备。

隆深氢能总经理丁彦春

隆深氢能总经理丁彦春方发表了“先进制造装备助力制氢行业发展”的主题演讲。

 

丁彦春表示，PEM电解槽MEA在制备过程中，需要完成浆料制备、CCM制备、五合一制备、伺服热压伺服冷压、六/七合一制备和气密检测等关键步骤，在CCM制备环节，根据涂布方式的不同，有“喷涂+热压整平”、“狭缝涂布+平板转印”和“狭缝涂布+热辊转印”等不同的工艺路线可供选择。目前，隆深的膜电极喷涂设备做到了1.2m×1.2m的喷涂尺寸，双面转印涂布最高可以做到1.2m宽幅。

 

现阶段，隆深氢能已具备成熟的PEM膜电极（MEA）生产及检验，具备小试/中试/整线设备交付能力。相关设备包括喷涂机、片材涂布机、高精密裁切机、CCM狭缝涂布机、CCM双面转印机、五合一封装机、六/七合一封装机、成品气密检测机、伺服热压机、点胶贴胶机、PEM电解槽组装线等多种设备；目前，隆深氢能已经建成了700多平米的洁净设备生产车间，客户只需要带着催化剂和树脂溶液就可以在车间里做出合格的膜电极和气密检测，公司可以提供从浆料到PEM电解槽的整体制造解决方案。

佛燃能源电堆应用工程师王奕博士

佛燃能源电堆应用工程师王奕博士发表“SOFC产业化探索”的主题演讲。他表示，燃气公司开展SOFC研发及产业化的优势主要有：掌握丰富的天然气资源，具备推动SOFC产业发展的必要条件；四通八达的燃气管网和监控平台，可以保障燃气安全、稳定供应；拥有大量的工商业、居民用户，利于市场推广；拥有完备的安装、运维团队，能够第一时间排除故障，日常维护和数据监控可为产品的优化设计提供重要信息。

 

佛燃科技在50kW SOFC热电联供系统开发上采用阳极尾气再循环工艺，该工艺路线优势在于：额定运行时无需水蒸汽，升降温阶段采用罐装去离子水，无需过滤装置；有效降低了天然气热值波动对电堆的影响。工艺难点则体现在：高温循环风机成本高；阳极循环尾气中的 CO₂ 、CO、 H₂ 对重整催化剂活性要求高。

 

佛燃科技成立于2020年，是佛燃能源的全资科技研发平台公司。公司现有研发人员130多人，通过建设科技人才队伍、引进国内外技术人才、申报科技项目和奖项等措施，逐步实现委托研发、合作研发和自主研发。目前公司投资研发固体氧化物燃料电池项目、管道技术服务项目、氢气压缩机项目，开展工业燃烧技术研究与节能窑炉研发制造业务，并参与投资制氢、储氢、运氢等项目。

氢能专场二

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从制氢到加氢的解决方案

 

氢能专场由顶瑞科技总经理王世宇主持，有5位企业高层发表了主题演讲，分别是航天工程销售总监王烨、丰电金凯威副总经理张海龙、浙江菲尔特总经理何赞果、氢器时代市场总监丁佳荣、顶瑞科技总经理王世宇。

航天工程销售总监王烨

航天工程销售总监王烨发表“氢能产业中的航天智慧”的主题演讲。他指出，煤化工从耗能、耗氢来看是两个耗氢大户之一，是推广绿氢耦合应用的重点领域。规模应用需打通耦合发展全流程参数设计、技术工艺、装备设施等，实现能效提升、降耗减碳水平的最优化，所以绿氢制备成套技术和装备是工业脱碳突破的关键。

 

航天工程一直以来是以煤化工领域、粉煤气化技术以及主要装备为产品的企业，拥有自己自有的粉煤气化技术和装备，同时也有多年工程化工领域的技术，现在也在发展自己的氢能装备，主要聚焦碱性&PEM电解制氢、含碳固体废弃物气化+CCUS、制“深绿氢”等领域。

 

航天工程的氢能技术策源于中国航天在空间站生命维持系统技术上的成熟成果， 结合航天工程在化工领域的多年技术积累，碰撞出符合化工设计标准和安全评价准则的碱性和纯水电解制氢技术。并在关注产品性能的基础上，提供“电解装备+工程咨询+工程EPC”一站式服务模式。十四五期间公司会继续加大氢能的投入，预计继续投入5亿元专门应用于氢能技术的开发、设备和生产以及配套。

丰电金凯威副总经理张海龙

丰电金凯威副总经理张海龙发表“氢能压缩机技术的市场应用”的主题演讲。丰电金凯威是国内氢气压缩机领域代表企业，压缩机产品覆盖氢能全产业链，包括：制氢、氢气充装、加氢站、余氢回收压缩机等，可为氢能行业提供全套压缩气体解决方案。制氢环节，公司活塞式制氢原料气增压压缩机，活塞力可从25~800kN，最高压力能做到25MPa，具有配置及转速多样化的特点；充装环节，公司压缩机排量最大可达4000N m³ /h；加氢站环节，公司产品最大排量可达1500N m³ /h。丰电金凯威还已成功研发出国内首台250MPa超高压产品，产品将在下个月展开示范运转，该产品攻克国家关键领域30年来的重要难题，大幅提升了国家关键领域的保障能力，意义重大。

 

丰电金凯威在氢能行业已实际导入400余台套，在制氢、充装、加氢站等环节打造多个代表性项目。公司常熟新厂区产能转移已全部完成，产能得到大幅提升，即将迎来全面高质量发展的新征程。他指出，中国加氢站正处于规模化建设及迈向商业化运营的关键时期，加氢站市场需求有两大趋势：70MPa加氢站需求增加和大流量加氢站应用增加，公司基于强大研发实力正积极应对这一市场趋势。他最后还指出，隔膜压缩机相比液驱压缩机在长期运转上有不可替代的优势，国内市场应用占比在60%以上。

浙江菲尔特总经理何赞果

浙江菲尔特总经理何赞果发表了“新型碱性电解槽”的主题演讲。他介绍，菲尔特是一家专业生产专业生产PEM、AEM、SOEC电解制氢核心部件金属双极板与气体扩散层及其表面涂铂、铱、金、钌、镍、钛、碳基材料导电防腐涂层的国家高新技术企业。

 

菲尔特的双极板具备以下优势：1、无模具成本，打样速度快，前期开发成本大大降低；2.三场合一，密封无胶水，冷却效果好，无泄露；3.板面平整不变形，正反板面流道可以实现异形图制作；4.多样化材料选择，适用于各类金属及合金系列。例如不锈钢、钛合金、镍基合金等。目前已实现1米X1.3米大尺寸金属双极板批量制作，每天产能达到200片成品。

 

同时公司可客制化生产各种性能尺寸的气体扩散层，镍毡、钛纤维毡孔隙率可实现50%~80%的定制，采用直径为微米及的合金纤维，经无纺铺制、组合及高温烧结而成，具有超耐腐蚀、耐高温及良好的渗透性。

 

何赞果表示，碱性阴离子交换膜(AEM)电解水是国内外重点布局的下一代高效制氢技术，膜材料是制约其产业化应用的关键技术障碍，开发高电导率、高稳定性的碱性阴离子交换膜是AEM电解水制氢技术技术攻关的关键环节。菲尔特与华能氢能院进行合作，已完成基础材料开发，初步建立核心膜电极部件制备工艺，规划设计、组装国内首个10kW级电解槽。

氢器时代市场总监丁佳荣

氢器时代市场总监丁佳荣发表“可再生能源制绿氢及系统解决方案”的主题演讲。上海电气核心产业聚焦能源装备、工业装备、集成服务三大板块。上海电气以清洁能源发电装备为基础，围绕氢能“制、储、加、用”全产业链，重点布局先进的电解水制氢、储氢、氢气压缩、氢燃料电池、氢燃机/锅炉、绿色氢化工、氢能装备材料检测等核心技术及产品装备，打造氢能全产业链关键装备供应的核心竞争力。

 

氢器时代依靠上海电气的投资、孵化和培育，在电解水制氢装备领域发展势如破竹。2022年12月8日，氢器时代发布了1500N m ³ /h碱性电解水制氢装备和50N m ³ /h  PEM电解水制氢装备，当日其与上海浦江特种气体有限公司签订了首套制、储、加氢系统设备合同；今年6月，氢器时代在碳博会发布目前国内最大单体 2000Nm³/h高性能碱性电解槽。

 

在会议现场，丁佳荣详细介绍了上海电气在氢气“制、储、加、用”各个环节的核心技术及产品，其中在电解水制氢装备领域，可提供100-2000 N m ³ /h的碱性电解槽，“N拖一”制氢系统为用户实现大规模制氢；可提供5-200N m ³ /h PEM电解槽，高电密、高可靠、低能耗PEM电解槽及“N拖一”制氢系统，适用于分布式、灵活制氢场景。制氢系统具备“高效、模块化、安全、绿色、智能”等特点。

 

丁佳荣还结合应用案例详细介绍了上海电气“绿氢+”系统解决方案，包括面向电厂及化工领域的 “绿氢+碳捕集+绿色化工站” 系统解决方案；面向交通领域的“氢能制储加一体化站”系统解决方案；面向风光大基地的“绿氢+储氢+掺氢燃机“系统解决方案；面向工业园区的“风光储氢一体化-冷热电氢结合智慧能源供给”系统解决方案等。

顶瑞科技总经理王世宇

顶瑞科技总经理王世宇发表 “氢气压缩机向上进阶”的主题演讲。王世宇表示，氢气压缩机在技术迭代的方向上，隔膜压缩机和液驱压缩机存在一定的区别，隔膜压缩机需要在安全性、膜片寿命和大流量的方向上加强；液驱式压缩机则更关注表面处理工艺、密封件的使用寿命、超高压领域应用、双作用运行模式和缩短检修时间方面的提升。

 

具体来看，在隔膜式压缩机方面，顶瑞科技通过采用双作用气缸，排量在原基础上提升1倍，同时采用新缸头结构和改进液压驱动，进一步提升了压缩机的排量；公司通过喷砂、喷烷、水磨等表面处理技术改善膜片表面状态，并通过膜片与气体、油的气固液耦合仿真模拟不同工况，改善受力状态，大大提升了膜片的使用寿命。在液驱活塞压缩机方面，顶瑞科技掌握了基于油雾隔离技术的高可靠长寿命液驱式压缩机技术，目前公司已完成500公斤、1000公斤45MPa加氢站用液驱活塞压缩机产品研发，并在场内完成300小时满负荷试验。

 

现阶段，顶瑞科技拥有西安交通大学、中国科学院-力学研究所、北京市科学技术研究院等多家科研单位作为技术支持，公司拥有研发数值仿真软件的技术能力。顶瑞科技将致力于打造以数值仿真为“灵魂”的创新型机械制造企业，服务好氢能产业。

 

2023高工氢能&氢电技术与应用大会现场

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