一、离网制氢的发展潜能

随着全球对于低碳能源的需求日益增长,绿氢因低碳排放和近零排放特性被视为未来能源的重要方向,展现出巨大的市场潜力。但在绿氢的生产成本中,电费占比高达70%~85%,因此降低电耗和电价是降低绿氢成本的关键。

1. 风光电解制氢面临的挑战

近年来风光电一体制氢项目快速成长,通过光伏和风力发电耦合供能。但光伏和风力发电具有随机性、间歇性和反调峰特性,而主流的碱性电解槽需稳定的输入电源,对电源波动性适应差,若直接将光电和风电接入电解槽,可能导致设备频繁启停或低效运行,甚至损坏电解槽。

因此早期多采用并网储能耦合制氢,指的是将风、光电并网后,通过储能系统调节电网负荷,再稳定输出至电解槽。但该技术需配置储能,且受到电网和容量的限制,面临经济性和政策的不稳定性,同时由于部分地区电网接纳能力不足,面临着绿电消纳压力等。

绿电消纳是指将风电、光伏等可再生能源发电量有效接入电网并被终端用户使用的过程,其核心目标是避免新能源发电浪费,提升实际利用率。但部分地区无法接入传统电网或特高压外送通道建设落后,导致弃风弃光率较高,不利于绿电消纳。

2. 离网制氢的优势

离网制氢是一种通过可再生能源(如风电、光伏)直接驱动电解水制氢的技术,将风光发电机组产生的电能,不经过电网直接供给电解槽系统进行制氢,不受电网和容量的限制,可实现新能源电力的就地消纳和高效转化,适合偏远地或无法接入传统电网的地区。

离网制氢省去了并网辅助设备,使新能源实现就地消纳,避免并网带来的问题;无需缴纳输配电费用,减少电力输送环节的成本,且由于不受电网容量限制,能够实现大规模的绿氢生产。可见离网制氢的经济性和战略价值,也使其成为能源转型的关键路径。

离网型新能源制氢系统的基本结构,图源:南方能源建设

离网制氢系统将风电、光伏等发电设备与电解槽直接连接,通过智能控制系统实时调节功率,匹配可再生能源的间歇性和波动性。系统通常部署在风光资源富集的偏远地区(如荒漠、海上平台),直接利用本地新能源发电,可避免远距离输电损耗。

二、抓准发展契机,实现规模化应用

近年来,随着新能源消纳压力激增,碳中和目标不断驱动着制氢行业的技术突破,离网制氢项目不断崛起,验证了其规模化应用的潜力。

2024年是离网制氢的一个关键节点,2024年4月,中国最大规模的风电离网制氢示范项目(25MW)华电辽宁铁岭离网制氢项目进入商业运行;紧接着6月,国内首个万吨级绿氢项目中石化新疆库车绿氢项目转入商业运营。

今年起,离网制氢的相关项目也在纷纷推进,其中中国大唐集团多伦15万千瓦风光制氢一体化示范项目主体工程进入收官阶段,项目即将全面投产,该项目是国内首个中大型风光离网制氢深度耦合煤化工项目。

2025年(截至5月22日)相关离网制氢项目(根据已公开信息整理,或有遗漏)

据介绍,中国大唐集团多伦15万千瓦风光制氢一体化示范项目用新能源端产生绿电并输送至制氢端,制氢端电解水产出绿氢,再将氢气输送至多伦大唐煤化工甲醇合成入口替代灰氢等流程,完成绿氢耦合煤化工利用,可有效减少二氧化碳排放12.93万吨。

图源:锡林郭勒日报社

其新能源端建设装机规模12万千瓦风电、3万千瓦光伏,达产后年发电量4亿千瓦时,20%余电上网。其制氢端建设制氢规模5419吨/年,配备14套1000标准立方米每小时碱性水电解制氢装置、氢气球罐、氢气压缩机及冷冻水机组等,达产后年制氢量7059万标准立方米。

三、离网制氢相关技术/设备

为更好地服务项目需求,多家企业纷纷推出相关的离网制氢设备或技术,且部分已在国内外多个示范项目中验证,推动离网制氢从理论走向规模化应用。

1. 三一氢能

三一氢能于2023年开发出适用于超大规模风光绿电离网制氢的电解槽装置,并制定助力风光氢规模化消纳的GW级总体解决方案。

2. 阳光氢能

阳光氢能可再生能源柔性制氢系统提供“高效、智慧、安全”的柔性制氢系统解决方案,完美匹配可再生能源快速波动特性,配套系统有PWM制氢电源,适配离网/弱电网环境;参与了中石化库车绿氢示范工程,供应碱性电解槽及制氢电源。

3. 明天氢能

去年9月底,明天氢能发布离网制氢装备MTDQ-1000A,该设备氢气产量1000Nm³/h,直流电耗可达到3.9 - 4.5 kWh/Nm³ H2,电流密度4000A/m²以上,功率波动范围达20-120%,可真正实现可再生能源的纯离网制氢。

4. 英特利

英特利是电解水制氢整流行业的知名品牌,其离网制氢整流器已应用于国内外多个离网制氢项目,其中包括上述中国大唐集团多伦15万千瓦风光制氢一体化示范项目,且今年4月中旬,其又助力非洲南部产出首罐绿氢。

英特利助力纳米比亚HyIron Oshivela工厂成功产出非洲南部首罐绿氢  

5. 中国华电辽宁公司

5月初,中国华电辽宁公司牵头完成的科技成果“大容量风电离网制氢一体化技术”通过鉴定,并达到国际领先水平。该技术将风电利用率提升至90%以上,可用性时长超95%,制氢效率可达97.5%以上。

6. 蓝昆氢能

5月11日,蓝昆氢能零储能离网制氢成功运行。电解制氢模块无需配备任何储能装置,仅辅助系统需少量储能(3kWh)维持断电后的安全停机操作,在绿电纯离网制氢领域实现全国首创。目前,该系统产出氢气纯度达99.9%以上,真正实现绿电消纳无需储能。

图源:蓝拓氢能

7. 天际氢能

近日,天际氢能发布其全离网集群制氢解决方案——Hydrizon绿氢汇,该解决方案基于百万级数据模型,实现风光发电配比动态寻优,集成ALK/PEM协同设备适配5%-110%功率波动,通过Smart智控平台分钟级调控全链路参数,实现85%设备利用率和99.99%离网稳定性,精准匹配绿氢项目需求。

来源:艾邦氢科技网综合整理

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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030年中国氢气需求量达3715万吨,2050年达9690万吨。有分析认为,电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体,在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此,在“双碳”背景下,电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通,艾邦建有制氢产业交流群,聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽(隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等)、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游,设备,材料,配件等配套资源,欢迎大家加入

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