2022年氢燃料电池产业高峰论坛
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聚焦产业痛点,紧抓氢能脉搏。氢能产业的发展离不开行业上下游的联合推动,更离不开企业的深耕与创新。CHEC第二届世纪氢能大会期间,氢能观察对话考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司副总经理王国祥,深入了解制氢产业。
 
对话|深耕绿氢制备行业30年的先行者——访考克利尔竞立副总经理 王国祥
氢能观察:目前电解槽的最大产氢量是多少?据说已经达到1500m³/h的产氢能力,什么时候可以交付出1500m³/h的电解槽?
王总:目前我们公司已经投入商业化应用的电解槽中,单机产氢量最大的是我们为中国华能集团生产的DQ1300-1.6的电解槽,该型号电解槽的额定产氢量为1300 Nm³/h,具备20%到115%的宽频调谐制氢能力,最大产氢量可达1500 Nm³/h,在消纳波动性可再生能源方面展现出巨大潜力。目前,我们也在积极研制单机产氢量1500Nm³/h的电解槽,预计今年会交付。
氢能观察:今年上半年的交付情况?
王总:今年上半年,虽然全国疫情严峻复杂,但考克利尔竞立多措并举做到了抗疫“不停歇” 业务“不停摆” 服务“不打烊”,保产保供出厂多台套产氢量1000Nm³/h系列的碱性电解水制氢设备,助力多晶硅、化工、钢铁等行业发展。今年5月,我们以排名第一的好成绩入围中石化新疆库车项目,中标6组每组4台(共计24台)单机产氢量1000Nm³/h的碱性电解槽——数量约占总订单量的50%。7月初,我们也已顺利完成首批4台套的电解水制氢系统的发运。考克利尔竞立始终坚持以客户的利益为中心,为客户提供安全可靠的产品,基本做到了各项目的如期交付。
氢能观察:目前生产的电解槽均为碱性电解槽,是否在质子交换膜和SOEC电解水制氢上有业务拓展的考量?为什么选择侧重发展碱性电解槽?
王总:考克利尔竞立专注碱性电解水制氢设备的生产、研发30年,我们一直在努力推动国内碱性电解水技术和设备制造的创新,以及工艺集成能力以及供应链系统管理。另外,我们也积极推动碱性电解水制氢设备生产的国产化发展,在与中国华能集团合作的DQ1300-1.6的产品上,我们就将全国产化分散控制系统(DCS)变成了现实。
我们之所以专注在碱性电解水制氢设备上,是因为碱性电解水制氢技术在20世纪中叶就已实现了工业化,它的技术是非常成熟的。从寿命方面看,我们30年来生产了1000多台电解槽,很多产品都在项目上实际地运行了很多年,因此我们可以拿出数据证明,碱性电解槽拥有近30年的寿命。再加上碱性电解水制氢设备没有贵金属催化剂的约束,成本低,单机规模大,非常适合在大规模可再生能源制氢项目中使用,基于碱性电解槽拥有的显著优势,以及国内外大项目的选择倾向,可以预见,至少在2030年以前,碱性电解槽将仍是大势所趋,因此我们选择碱性电解槽。
当然,我也一直在关注PEM、SOEC、AEM等电解水制氢技术。未来如果PEM可以突破贵金属催化剂等技术瓶颈,SOEC、AEM能够商业化发展,那我们也会考虑在这些领域拓展业务。
氢能观察:考克利尔竞立生产的电解槽有哪些相比于国内其他家电解槽的优势?
王总:考克利尔竞立在减少电阻、优化电极材料、提高电流密度等方面,已经有了很多技术突破,为我国大规模可再生能源制氢项目提供了坚实可靠的技术、设备保障。
在单台产量上,我们已经投入运行的单机产氢量1300Nm³/h制氢设备在我们生产出国际首台套1200Nm³/h设备的基础上再次打破世界记录,可为规模化制氢提供解决方案;在电流密度方面,目前我们已经能做到6000A/m²,通过电流密度的提高,设备大型化就有了很好的基础。这方面我们已经有了自己的专利技术保障,如无接触电阻电极技术等;在自动化方面,我们采用主流品牌PLC/DCS控制系统,全自动控制“一键启动”,无人值守。可以节约运行过程中的人员成本;在安全性方面,我们的碱液循环泵、补水泵上均设置备用,可保证不停机检修。监控仪表都设置双仪表或采用不同的型式仪表。隔膜采用非石棉隔膜;在集成化方面,我们已经为宝丰能源、中石化等大型化项目提供2对1、4对1的多台电解槽对应一个处理框架的模式,系统运行时,通过控制逻辑可使其电流、电压、系统压力、氢氧液位、氢氧碱液的温度以及碱液流量等处于稳态,即不管同时升降电流、分别升降、突然调停一台还是多台同时跳停,气液处理框架的液位以及系统压力以及温度、气体纯度都能保证相对平稳,并且能够有效降低设备投资。此外,我们的碱性电解槽还有副电极超大的比表面积、气体出口槽面法兰连接、“覆镍合金”专利技术制造等优势。
氢能观察:对于目前的市场而言,提高单机产氢量是制氢企业攻关重点,是否意味着产氢量小的制氢设备未来将失去市场?
王总:对于小型制氢设备失去市场,我是持反对意见的。我们考克利尔竞立积累了30年的碱性电解水制氢设备的生产经验的同时,也延续了30年来拓展的单机产氢量0.3m³/h~1300Nm³/h的电解槽的成熟生产线。这么多型号产品的技术积累,为我们不断地满足市场需求提供了强有力的支持。从市场角度而言,长尾是一定会存在的,我们不能只看到大项目对产氢量1000Nm³/h电解槽的需要,而忽视长尾市场的需求。从我们自身角度而言,我们在大型化设备上的创新,需要在小型设备上进行试验和验证,拥有0.3Nm³/h~1300Nm³/h的成熟生产线,也为我们研发更高性能、更紧凑结构的大型电解槽提供了扎实的支撑。
氢能观察:目前水电解制氢设备的技术瓶颈在哪?100%国产?
王总:我觉得碱性电解水制氢主要问题还是要降本节能、提质增效。想要降本节能,就是要提高工厂生产的规模化、自动化以及产品的标准化发展。而增效则在于降低电耗。目前碱性电解水制氢设备的电流密度和电耗方面还有一定的优化空间,想要可持续地发展,提升单机产氢量仍是发展的重点。
一味地增加电解槽体积,并不能够在提升产氢量的同时提高效率,相反,我们更倾向于生产占地面积更小、能源利用率更高的碱性电解槽,推动碱性电解水制氢往大型化、集成化方向发展。未来我们将继续从电极材料和结构等方面提升性能,同时寻找性能更高、成本更低的电极材料,争取将再一次刷新国际上碱性电解水制氢的技术纪录。
当然,在国产化方面我们也已经做了很多尝试,也有了很多显著的成效。比如我们去年11月下线的国际首台套产氢量1300Nm³/h的电解槽,就首次采用全国产化分散控制系统(DCS),集成一键启动、无人值守、远程监控、设备互联等智能化控制技术。
氢能观察:对于水电解制氢设备成本居高不下的问题有何见解?
王总:其实碱性电解水制氢设备相比其他技术,成本已经是最低的了,不过还是有一些空间可以努力的。比如生产的自动化、智能化,以及产品的标准化方面。
因为我们的产品基本上还是属于定制化的,还是要根据项目的要求,去为客户提供个性化的解决方案,因此目前不太能够实现生产的自动化流程。如果未来可以实现产品的标准化,那么我们就可以规模化、自动化、智能化地生产,这样肯定会降低一部分人力成本以及采购的成本。
氢能观察:何时能够真正实现“体积小型化,高动态响应”?
王总:自从2017年我们将电解槽的电流密度从2000A/㎡提高至4000A/㎡以来,我们一直在提高碱性电解槽的能效、降低能耗上不断研发创新。现在我们已进入商业化的电解槽中,去年下线的国际首台套产氢量1300Nm³/h的电解槽最高电流已经实现了6000A/㎡,直流能耗可以低至4.13Kwh/m³H2,整个体积相比市面上1000Nm³/h的电解槽缩小了三分之一。实验室也数据显示,我们的电解槽也有望实现8000A/㎡高电流密度。所以在体积小型化上,我们一直都在努力,也有很多可喜的成绩。
在响应速度方面,我们的产品在55℃热启动到满负荷只需2分钟,响应速度可媲美抽水蓄能。在使用IGBT的情况下,我们产品的响应时间可以达到秒级。何时能够真正实现“体积小型化,高动态响应”?确切的时间我无法给出,但我相信我们产品的更新迭代速度,正努力引领行业的发展,未来一定会给市场提供满意的答卷。
氢能观察:考克利尔竞立的产能如何?有没有扩产的计划?
王总:我们目前年产能是600MW,为了满足迅速攀升的市场需求,我们在年前就已经推进扩厂的计划,目前已经有新的厂房可以投入使用,预计很快我们的年产能就可以达到1GW的状态。
氢能观察:国内制氢市场目前接纳度较强,考克利尔竞立如何在未来日趋激烈的竞争中站稳脚跟?
王总:在技术水平上,我司设备已经处于国际领先水平。作为深耕绿氢领域30年的碱性电解水制氢设备生产商,自从1992年出口第一台设备到印度以来,考克利尔竞立的产品已经遍及世界30多个国家,积累了丰富的生产经验以及深厚的技术积累。目前,我公司生产的碱性电解水制氢设备都属于国标一级能耗,即直流能耗小于4.3kWh/Nm³H2。
同时,我们去年已经接连出厂1200Nm³/h、1300Nm³/h设备,在设备大型化方面已领先全球。而且我们在大型设备的集成化上,已经推动着2对1、4对1乃至8对1的绿氢方案成为现实。例如中石化新疆库车项目,我们提供了4台单体产氢量1000Nm³/h电解槽对应一个处理框架的设备系统的解决方案,在提高设备的性能、减少占地面积以及设备成本的同时,也为行业提供了更多引领和示范。
另外,2021年考克利尔竞立碱性电解槽出货量为160MW,约占全球碱性电解槽316MW总出货量的50%。在专利方面,我们拥有近50项专利,并且参与了近10个氢能行业国家标准的制定。我们作为在绿氢制备行业深耕30年的先行者,接下来会继续在扩大产能、提升生产效率、保证出货量等方面积极布局,打造具有国际影响力和市场竞争力的产品,为我国“碳达峰、碳中和”目标的实现朝乾夕惕,为构建清洁、低碳、安全、高效的国家能源体系助力。

原文始发于微信公众号(氢能观察)

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

作者 808, ab