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今年以來，氫能產業受到了前所未有的關注，山東、四川以及深圳、湖州、寧夏寧東基地等地紛紛發布或修訂了氫能產業發展支持政策，涉及固定資產投資獎勵、可再生能源制氫裝備購置補助等多種類型，不少地方還提出了氫能及相關產業產值發展目標。
目前，綠氫產量在全球氫產量中占比還不足千分之一，掣肘因素包括技術成熟度、生產成本等。證券時報·e公司報道小組采訪過程中了解到，電費是水電解制氫的主要成本，在目前電價水平下，制氫成本仍較高。為此，業內提出將降低核心裝備制造成本及推動電價下行作為主攻方向。
作為氫能產業源頭，上游制氫環節成為各方參與者角逐的重要戰場，特別是在以電力運營商、大型化工集團為代表的央企國企強力拉動下，綠氫制取項目正大規模上馬。與此同時，在制氫核心裝備領域，民營企業則與央企國企同臺競技。
業內普遍認為，由于國內制氫項目進展很快，市場將倒逼國產制氫裝備技術快速進步，縮小與國際同行的差距，并降低成本。預測到2025年年底，綠氫產業化進程有望變得更加清晰。
綠氫制取央企國企挑大梁
證券時報記者從中國石油獲悉，今年3月，中國石油第一個規模化可再生能源制氫項目制氫裝置在玉門油田投產，所制氫氣純度達99.99%，通過輸氫管道、管式槽車等送至玉門油田煉化總廠等企業，實現了從生產到利用的全流程貫通。該項目年產氫能力達2100噸。
玉門油田可再生能源制氫示范項目于2023年8月開工。據介紹，該項目配套的光伏發電項目預計于今年年中投運，將探索出一條風光電與綠氫產業融合發展的路徑。中國石油正推進多個制氫項目，包括鄂爾多斯蘇里格300萬千瓦“風光氣儲氫”一體化示范項目等。
事實上，央企國企對氫能發展定下了雄心勃勃的目標。中國石油劍指“油氣熱電氫”綜合性國際能源公司，中國石化則是錨定“中國第一氫能公司”目標。
以中國石化為例，2021年，該公司推出了首個萬噸級光伏制綠氫示范項目，即新疆庫車綠氫示范項目，2023年8月，該項目全面投產。
今年，中國石化又公布了烏蘭察布10萬噸/年風光制氫一體化示范項目等。
2023年6月，內蒙古鄂爾多斯市準格爾旗納日松光伏制氫產業示范項目成功制取第一方氫氣。該項目由三峽新能源與滿世投資集團有限公司合資建設，是內蒙古自治區第一批風光制氫一體化示范項目之一。
新天綠能則是地方國企引領制氫產業發展的代表之一。公司旗下沽源風電制氫示范項目是當時全球首個兆瓦級規模的風電制氫項目，由公司與德國邁克菲合作建設。主要側重開發風電制氫耦合能源管理系統和優化現場運行方案，解決風電制氫過程中集成系統協調控制、不穩定電能和制氫工藝的自適應等問題。
新天綠能崇禮風光耦合制氫綜合利用示范項目主要側重于全面掌握“源—網—荷—儲”協調的離網型風光儲制氫微電網系統技術及裝備研發，項目的研發可解決大規模風光儲互補高效、可靠、穩定、低成本制氫等關鍵技術難題。
談及未來新項目規劃，新天綠能負責人告訴記者，公司計劃在綠氫應用場景上進行探索，比如，為解決綠氫的消納開展純氫長輸管道的研究建設，以及綠氫下游合成綠氨、綠色甲醇的深入開發；同時，在可再生能源合成綠氫上深入研究，通過研究孤島運行下隨“源”端功率波動的“荷”端自適應跟隨控制技術，將風電制氫有機結合，在風電機組附近就近制氫。
“我們看到，央企國企都動起來了，在氫能上的投入力度極大，覆蓋范圍也很廣。”未勢能源負責人接受記者采訪時表示，相比之下，鋰電發展初期，較少有央企國企大規模參與投資、建設與研發。
記者注意到，制氫項目火熱建設的同時，制氫裝備招標也如火如荼。近日，大唐多倫15萬千瓦風光制氫一體化示范項目(制氫)水電解制氫成套設備招標結果公示，該項目是大唐集團首個綠氫重點示范項目，此次招標涉及電解槽及其相關設備。
而在2023年，也有多個規模化電解槽招標項目出現，包括鄂托克前旗上海廟經濟開發區深能北方光伏制氫項目、國能寧東可再生氫碳減排示范區一期項目、國電投大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目、大連市潔凈能源集團海水制氫一體化項目等。
縮小制氫裝備技術差距
綠氫制取離不開制氫電源、電解槽等核心裝備。央企國企主導了綠氫制取項目的開發，而在制氫裝備方面，則形成了民企與央企國企百花齊放的格局。
陽光電源副總裁、陽光氫能董事長彭超才在接受記者采訪時表示，公司基于柔性組網、電力電子、能量管理等六大核心技術，聚焦PWM制氫電源、電解水制氫設備、智慧氫能管理系統三大核心設備，率先在業內推出可再生能源柔性制氫系統解決方案。
“該系統不同于業內晶閘管電源與一般電解槽設備，它具備更高的功率調節響應速度，更低的電壓紋波、直流電耗，是一站式柔性制氫解決方案，能夠充分適應新能源功率快速波動和間歇特性，已在國內外多地大型風光制氫項目中廣泛應用。”彭超才表示。
中國石油在制氫裝備上的布局也十分積極，2023年5月，中國石油1200標方堿性水制氫電解槽在寶雞下線。
今年3月，中國石油寶雞石油機械有限責任公司氫能裝備技術研發制造基地建設項目獲備案。該項目擬投資3.5億元，計劃今年10月開工，建設內容包括電解水制氫裝備加工、焊接、組裝和測試，以及倉儲車間等，建成后將具備年產水電解制氫成套設備200臺套的能力。
新天綠能負責人向證券時報記者表示，公司充分利用產業、資金、技術、人才和管理多重優勢，全面加強氫能關鍵技術研發，提升未來產業核心競爭力；并承擔了孤島模式的風電-質子交換膜（PEM）純水電解制氫集成關鍵技術與應用示范等科研任務。
航天工程是央企航天科技集團下屬企業，公司在綠氫核心裝備方面已經實現了堿性和純水兩個系列化產品的落地，其中1000型堿性電解制氫系統已經通過了氫能領跑者現場見證，取得了中國質量認證中心節能認證2級能效；首臺套PEM電解制氫系統完成了中試性能試驗，萬安電密下的直流電耗為3.98度，小室電壓一致性97.5%，達到國際先進水平。
據航天工程負責人介紹，公司的電解制氫技術策源于載人航天環境控制與生命保障技術，其中用于為宇航員供氧的一套PEM系統已服役3萬多小時。
值得一提的是，近日，航天工程首臺套工業氫深度純化和痕量除雜裝置中試成功。這也意味著，繼大型堿性電解制氫裝置和工業級質子交換膜電解制氫裝置之后，該公司氫能技術核心矩陣再次擴展，增添了一個新的重量級成員。
不過，制氫裝備領域眾多企業入局，不僅存在魚龍混雜的現象，也令人產生制氫裝備門檻是否不高的疑問。對此，彭超才認為，在“雙碳”目標背景下，氫能作為“終極”能源，得到政府、央企、上市能源企業等前所未有的重視，更是吸引了眾多企業先后入局，但這并不意味著行業門檻不高。
“雖然堿性電解槽技術相對成熟，但是在當前可再生能源大規模制氫的情況下，技術上面臨新的挑戰，缺少項目實踐驗證，真正能夠具備電氫耦合技術研發實力、新能源項目經驗的企業并不多。”彭超才表示。
據未勢能源負責人介紹，相較國際同行，國內制氫裝備企業在堿性電解槽產品上已經積累了較多經驗，產品力也很好；但在質子交換膜方向，驗證輪次、驗證時長等方面，國內企業與國際上還存在差距，“這一差距也在快速補足，因為國內制氫項目進展很快，這是通過市場倒逼技術進步的好機會”。
彭超才告訴記者，制氫裝備企業目前研發升級的主要方向，是通過提升電流密度、提高小室反應面積、增加小室數量等技術的改進，向大型化方向發展。不過，他對當前只追求簡單把產品放大的做法持保留態度，“大型化不是簡單地把產品做大，要在產品做大的同時確保產品性能提升。我們認為，目前趨勢是向著規模化方向發展，而無論是大型化還是模塊化，最終還是需要根據項目因地制宜選擇”。
成本及綠電波動性難題待解
“雙碳”目標的提出為綠氫產業發展注入了強勁動力，但不可否認的是，目前綠氫占比很低，工業副產氫仍是最主流的制氫方式。造成這一局面的因素，涉及不同技術路線的成熟度以及成本差異。
新天綠能負責人向記者提供的數據顯示，目前，全球氫氣主要來自化石能源制氫及工業副產氫，綠氫占比僅0.4‰。“中國是世界上最大的氫能生產和消費國，但綠氫僅占中國氫氣總產量不到1%，成本高是制約綠氫產業發展的關鍵因素。”
記者從中國旭陽集團了解到，公司的高純氫生產工藝目前主要為工業副產。據介紹，隨著2022年定州二期高純氫制備項目投產、2024年呼和浩特高純氫項目投產，該公司已具備4條氫氣生產線，產能26萬標立方米/天（24噸/天），成為全國第五、京津冀最大的氫氣供應商。
“工業副產氫為氫能綠色轉型過渡方案，電解水制氫現階段成本較高，難以大規模應用，工業副產氫短期內兼具規模、成本和降碳優勢。”中國旭陽集團氫能公司負責人表示，公司的氫氣生產工藝為甲醇馳放氣提純制氫，屬于工業副產氫，是目前所有制氫方式中成本最低的；規模化生產和供應也在一定程度上降低了生產成本。
此外，該公司氫源為焦爐煤氣資源再利用，甲醇、氫氣、氨三種產品聯動生產，總體產品附加值彈性可調，能夠以最優市場價格和成本進行調度生產。
化石能源制氫是目前成熟、主流的制氫方式，受訪對象并不否認這一事實，但并不意味著綠氫沒有市場。
新天綠能負責人認為，化石能源制氫會排放大量的二氧化碳以及其他大氣污染物，與發展綠色氫能的初衷相悖。“目前，我國綠氫與傳統灰氫相比，在經濟性方面的競爭力仍有一定差距，這是限制綠色制氫大規模推廣應用的主要原因。而且綠色制氫技術與新能源波動性不匹配、PEM電解技術成熟度不高也是產業發展亟需解決的問題。”
在彭超才看來，隨著日益增長的碳減排需求，氫的綠色制取技術受到廣泛重視，利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放最低的工藝，是未來最有發展潛力的綠色氫能供應方式。
彭超才向記者提供的數據顯示，電解水制氫成本對電價極為敏感，以國內堿性電解槽制氫系統進行測算，在電價為0.35元~0.4元/度時，制氫成本為21元~25元/千克。隨著清潔能源發電成本不斷下降，若電價降至0.25元/度，電解制氫成本將下降到15元/千克，接近目前化石能源制氫成本，將逐漸成為主流制氫方式。
如何推動電解水制氫成本下降，航天工程負責人也提出，應主要從兩方面下功夫：一是降低核心裝備制造成本，這需要擴大行業規模來驅動；二是推動電價下行。
綠氫制取過程還有一個問題需要解決，即克服綠電的不穩定性，實現電氫耦合、穩定輸出。彭超才告訴記者，在可再生能源制氫場景下，從前端的能量來源，到后端的應用場景，都對電解水制氫系統提出了更高的要求，包括高性能、靈活性和智能化等。在這一背景下，陽光氫能率先發布了“可再生能源柔性制氫系統解決方案”。
彭超才介紹，“柔性制氫”主要是瞄準行業存在的幾個難點。一方面，由于風電和太陽能等可再生能源的輸出功率存在快速波動和不連續性的特點，柔性制氫系統能夠適應這種變化，實現“荷隨源動”。另一方面，在可再生能源發電量波動的情況下，傳統的制氫設備無法保持穩定運行。而陽光氫能的柔性制氫系統能夠在較寬的功率范圍內（如30%的功率）穩定運行，提高了系統的適應性和可靠性。此外，通過柔性組網、電力電子技術和能量管理系統，柔性制氫系統能夠更好地融入電網，減少對電網的沖擊，對電網更加友好。
產業化節奏愈加清晰
記者注意到，隨著氫能產業蓬勃發展，制氫環節相關廠商業績近年來都明顯增長。以隆基氫能為例，2023年，公司持續加大氫能業務的培育力度，在技術研發、產能建設和市場拓展方面均取得了階段性進步，當年實現營業收入超過1億元。此外，截至2023年末，公司已建成電解槽產能2.5GW，堿性電解槽技術水平和產能規模在行業內處于領先水平。
2021年以來旭陽氫能板塊高速發展，氫氣銷量及氫能業務收入呈指數級增長。2023年，公司實現氫氣銷量930萬方，同比增長2.36倍；氫能業務收入由2021年的2110萬元，增加至去年的6400萬元，綜合盈利能力不斷加強。
彭超才從招標量的角度分析了行業的成長性。據他介紹，2023年國內電解槽招標量遠遠多于2022年，今年的招標將主要集中在下半年，且規模非常大。為此，陽光氫能也在擴充自身產能，旗下的智能制造中心二期工程正在加緊建設，計劃7月投產，屆時園區產能將達到3GW。
“陽光氫能國內外訂單增長迅猛，對公司產能提出了更高的要求。未來，我們將進一步擴大產能，拓展海內外業務，推動產品標準化和規模化生產，滿足快速發展的氫能市場。”彭超才特別提到，雖然行業玩家越來越多，但高性能、高質量的制氫裝備產能仍然不足。
關于綠氫產業化節點何時到來，多位受訪對象也分享了觀點。新天綠能負責人認為，未來5至10年，新疆、內蒙古、甘肅以及河北省壩上地區綠電制氫度電成本有望降低至0.1元以下，綠氫生產成本有望降低至0.5元/立方米，低于工業副產氫成本，屆時，綠氫將廣泛應用于航空航天、制藥、能源化工、鋼鐵冶金、電子電力、光伏組件、食品等領域，在燃料電池交通、發電、儲能等領域也具有巨大潛力。
隆基綠能在近期的調研中回應了關于綠氫產業化時間點的問題。公司坦陳，全球去碳化形勢深化，綠氫、綠氨、綠醇需求不斷增加，每年的成長速度較快，但還沒有到爆發的時間點。不過，公司也提出，全球范圍內已有大量示范性項目在推進和開展，對氫、氨、醇的長期需求也在逐漸顯現，如航運業已經需要綠氨、綠醇的長期供應。
根據隆基綠能的判斷，這些先發市場會拉動上游需求進一步發展。“這些市場在什么時間點能夠爆發不好判斷，預估在2025年底，產業化進程可能會更加清晰。”
一項不完全統計顯示，截至2023年10月，新簽約電解水制氫項目41個，開工在建項目41個，投產項目8個。業內認為，由于電解水制氫項目從備案到投產建設周期為1~3年，因此，2025年后我國電解水制氫供給有望大幅增加。
在采訪中，彭超才還特別提到了海外制氫市場的情況。據介紹，陽光氫能在中東、歐洲、澳大利亞等海外市場均已布局，與中東、歐洲的一些重要客戶正在共同推進當地的新能源制氫項目。“隨著全球對清潔能源和減少碳排放的關注度提高，海外制氫項目的規模正在從兆瓦級別向百兆瓦級別轉變，對更大規模可再生能源和電解水裝置的需求在增加，特別是在工業用途和綠氫生產方面。”
水電水利規劃設計總院的預測顯示，綠色氫基能源未來主要用途集中在工業、交通、電力、建筑四大領域。根據該院研究，未來我國的綠氫需求量穩步上升，2030年、2040年、2050年和2060年綠氫需求量將分別達到2300萬噸、6900萬噸、9100萬噸、1.2億噸。
當然，在推動制氫產業發展中，還有一些行業政策與規范需要進一步完善。航天工程負責人向記者表示，行業內缺乏統一的標準與規范體系，這一現狀制約了氫能產業的協同發展步伐；在資金投入方面，氫能產業目前正處于資本高度密集的發展階段，特征是投資回報周期較長，且面臨商業化投資和融資渠道相對稀缺的問題。
“作為企業，我們希望政府和行業層面能夠在政策制定方面出臺有利于氫能產業發展的政策，包括稅收優惠、補貼、配額制度等。資金支持方面提供財政資助或低息貸款，推動技術創新和示范驗證。制定統一的氫能技術和安全標準，確保行業的健康發展。”航天工程該負責人說。