为应对全球对可持续发展的迫切需求,绿色能源的重要性日益凸显,绿氢作为能源变革的重要清洁能源载体已成为全球竞相布局的新兴赛道。2023年7月21-22日,DT新能源联合江苏省能源研究会、天府永兴实验室于江苏苏州举办“2023(第三届)可再生能源制氢论坛”,旨在促进可再生能源制氢行业深度合作,助力产业发展。
论坛汇聚近300位行业专家及业内人士,涵盖前沿研究、终端应用、生产制造和检测设备等领域。21位行业专家、学者、企业代表详细探讨了绿氢产业链技术与场景应用,解读全球发展态势、核心部件与材料创新、一体化工程和零碳园区建设,为行业指明方向与投资机会。
开幕式
致辞
在本次论坛的开场,由DT新能源 CEO 张立生博士发表了热情洋溢的致辞。他首先向出席会议的各位嘉宾表示诚挚的感谢,并对他们百忙之中能参加2023可再生能源制氢论坛表示由衷的欢迎和感激。接着,张立生博士向大家介绍了DT新材料&新能源的概况,以及公司所涉及的行业板块。最后,张立生博士表达了对本次论坛成功召开的期望、祝福和支持。他希望通过这次论坛的交流和探讨,能够激发更多的创新思维,开拓更多的合作机遇,为绿氢产业的未来发展贡献更多的科技力量。
DT新能源 CEO 张立生
论坛
第一日
主持人:肖国萍 中国科学院上海应用物理研究所氢能技术部主任
会议正式进入主题。首先是法国国家技术科学院院士,香港城市大学工学院院长,国家贵金属材料工程技术研究中心香港分中心主任 吕坚为大家进行主题为《可再生能源制氢新进展:路线图,新突破及挑战》的主旨报告。吕院士对绿氢行业基本趋势、未来发展与案例进行分析,展开探讨新型材料发展,对新一代高效能源纳米材料技术进行前沿性评估。吕院士表示,在独特非晶铂结构和可调控表面形态的双重作用下,催化剂的活性与稳定性大大提升,其中,负载新型非晶-纳米晶催化剂的AEM电解槽能够实现10000 A/m2电流密度下1.85 V低电解水电压,质量活性达商用20倍以上,稳定产氢500小时。吕院士表达对绿氢行业未来期望:持续升级新型催化剂,提高电解水效率;优化太阳能制氢技术,提高能量转化效率;提高催化剂效率和耐久性的同时利用过剩再生能源降本,从而实现1$/1kg氢气目标,让绿氢成为主流能源。
法国国家技术科学院院士 吕坚 现场报告
紧接着,中石化石油化工科学研究院首席专家 正高级高工 荣峻峰发表报告《绿氢—石化产业实现碳中和的必由之路》,介绍了可再生能源制氢发展背景、技术发展趋势与中国石化绿氢进展。报告中,荣老师指出未来化石能源会向可再生能源转型,而可再生能源制氢是氢能产业龙脉,目前氢能源技术路线不确定,但氢基产业对碳中和的意义是确定的。荣老师介绍了中国石化新能源研究所PEM电解水制氢技术研发,包括高活性Ir催化剂,IrOx催化剂公斤级放大制备;实现了Pt基单原子/原子团簇工业化制备,成功装配了150kW级PEM电解水制氢中试设备的开发,并已连续稳定运行3000小时以上,采用自主开发的阴阳极催化剂装配的兆瓦级PEM电解水制氢装置开车成功,当日实现全流程贯通,次日产氢量达到210 Nm3/h,产氢压力达到3 MPa,氢气纯度达到99.999%。荣老师表示,中石化转型发展氢能具有制氢能力强、能源安全管理经验丰富、能源服务销售网络发达等优势,中石化规划到2025年,在绿氢建设方面成为中国第一氢能公司。
中石化石油化工科学研究院首席专家 荣峻峰 现场报告
随后,中国能源建设集团广东省电力设计研究院 投资开发事业部副总经理 李明发表报告《新能源产业发展趋势及可再生能源制氢发展产业链投资机会》。在报告中,李总表示国际能源科技创新趋势-新三角分别为碳中和、能源安全、与产业链安全,三者相互影响;中国当前每年需求3300万吨,基本为化石能源制氢,如果都替换为可再生能源制氢,对应光伏1200GW,超过当前已有全球光伏装机895GW;氢能对于上游可再生能源的发展是又一重大机遇,新能源发电企业是未来化工、钢铁企业的上游企业,行业格局和竞争优势发生巨大变化。
中国能源建设集团广东省电力设计研究院 投资开发事业部副总经理 李明 现场报告
报告现场
报告瞬间
上午下半场
主持人:何庆一 宁波中科氢易膜科技有限公司CEO
茶歇过后,谢和平院士海水制氢团队 四川大学 新能源与低碳技术研究院研究员、天府永兴实验室 碳捕集与利用研究部研究员 刘涛发表报告《水无淡化原位直接电解制氢技术》,介绍了海水制氢发展背景、原创海水直接制氢颠覆性技术、技术前景与未来展望。在报告中,刘老师表示淡水资源短缺严重限制电解水制氢发展,海水间接制氢需要面对两大瓶颈,分别为依赖大规模海水淡化设备和占用土地资源。刘老师所属谢和平院士团队基于PCET电化学和随钻随成膜(交联聚合成膜)思维基础,原创海水直接制氢颠覆性技术。具体为,海水无能耗传质原理技术、电解质自激发驱动连续制氢原理技术与界面稳态自调节技术原理技术。
谢和平院士海水制氢团队 四川大学&天府永兴实验室研究员 刘涛 现场报告
随后,考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司 高级副总经理 高书发表报告《碱性电解水制氢,助力能源绿色转型》。在报告中,高总预计2035 年、2050 年,碱性电解水制氢成本有望达到15元/kg 和10元/kg。到2030年,化工行业总可再生氢消费量将达到376万吨,是中国最大的可再生氢需求市场。化工可再生氢地区消费规模由降序依次为西北、华东、华北、东北和西南。同时,高总就考克利尔竞立碱性电解水制氢设备进行介绍,整流变压器、整流柜、电控柜电解槽、气液分离框架、氢气/氧气纯化装置、辅助装置、补水配碱,并表示未来发展方向为单机大型化与系统集成化。
考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司 高级副总经理 高书 现场报告
下午上半场
主持人:刘涛 谢和平院士海水制氢团队、四川大学 & 天府永兴实验室研究员
午休之后,报告继续,下午第一场报告,滨化集团股份有限公司 研发部部长 李龙辉发表报告《氢技术的融合与探索》,介绍了氯碱行业电解槽发展历程与电解水制氢行业的探索。在报告中,李部长提出电极未来发展特征为抗杂质污染、更低阴极过电位、抗反向电流、价格低廉;认为织物型隔膜和复合隔膜将演变成两款优势互补的碱性电解槽专用隔膜。国产复合隔膜涂层脱落等现象,将复合隔膜的工程化应用进程拖缓,但未来3-5年后复合隔膜会更大规模的部分替代织物型隔膜;PPS织物型隔膜亲水改性技术日渐成熟,织物隔膜气密性随着隔膜变薄而逐步增高,从而占据主要市场份额。
滨化集团股份有限公司 研发部部长 李龙辉 现场报告
随后,宁波中科氢易膜科技有限公司 CEO 何庆一发表报告《中科氢易-碱性电解水制氢材料体系产业化进展》,介绍了中科氢易碱性制氢材料体系布局。在报告中,何总认为电解槽技术迭代加速,”绿氢“降本需求是源动力,并展示了中科氢易ALK及AEM材料布局,隔膜为复合膜,泡点孔径小于300nm,以无水乙醇为浸润液,泡点压力3±1bar,气体渗透率10-7m3/(m2.pa.s),气体通量>15.0 m3/(m2*h);电极材料为多元合金,多元催化剂元素分布均匀、杂质少,呈近球形,可有效保证电极性能和批次稳定性;阴离子交换膜(AEM)研究进展,400mm 幅宽卷对卷样品,厚度可调,80℃,1M KOH, >8000 h,IEC损失<5%。
宁波中科氢易膜科技有限公司 CEO 何庆一 现场报告
紧接着,阳光氢能科技有限公司 研发总监 魏广科发表报告《PEM电解槽在柔性制氢中应用》,介绍了阳光氢能柔性制氢方案及PEM电解制氢技术进展。柔性制氢应用了能量管理、集群控制及一体化系统集成的智慧氢能管理系统,实现电氢强耦合。魏总表示,阳光氢能提供从IGBT制氢电源、碱性水电解槽、PEM电解槽、气液分离及纯化设备、智慧氢能管理系统在内的一体化柔性制氢系统及关键设备;PEM电解水制氢研究则涉及膜电极(催化剂、质子膜测试、膜电极)、双极板(流场、仿真技术、镀层技术)、电解槽技术(结构设计、可靠性、密封技术、仿真技术应用研究)、耐久机理(测试工况、加速老化技术、耐久机理、电解槽测试技术)。
阳光氢能科技有限公司 研发总监 魏广科 现场报告
在这之后,保时来新材料科技(苏州)有限公司 总工程师、副总经理 王博发表报告《保时来新型表面微纳复合织构碱性电解水制氢电极》,介绍了保时来表面微米复合织构碱性电解水制氢电极与在研表面微纳米复合织构迭代技术。在报告中,王总表示,保时来采用高电压、大功率及经过优化的喷枪结构,制备高性能ALK电极雷尼镍涂层;在天河二号超级计算机上,采用Fortran90计算机语言结合Fluent编写多场耦合算法、OpenMP多线程并行加速技术,建立DEM数学模型,模拟计算涂层制备过程粒子飞行行为;关于微纳复合织构电极,BSL5.1为微晶形貌 8000A/㎡@2.0V,5.2为森林形貌 10000A/㎡@2.0V,5.3为花菜形貌 12000A/㎡@2.0V 。
保时来新材料科技(苏州)有限公司 总工程师、副总经理 王博 现场报告
下午下半场
主持人:蒋慧 北京航宇高科氢能源科技有限公司博士
茶歇过后,必维集团 中国区氢能业务总监 刘忠勇发表报告《国际可再生能源制氢及其衍生物认证》,介绍了绿氢及其衍生物现状及发展及认证相关标准。在报告中,刘总表示,目前全球宣布的绿氨项目达到了193个,氢气产出主要用于原油提炼以及合成氨和甲醇,两者合计共占纯氢和混合氢需求的近75%。液氨是四种载体(液氢/液氨/甲苯/甲基己烷)中最有效的跨洋氢气输送载体;成本方面,甲醇总体成本相较最低,但如果考虑甲醇在脱氢时需配置CCUS技术,其最终总成本将会增加。刘总重点介绍欧盟可再生氢标准和额外授权法案,及关于必维可再生氢/氨自愿性认证,并表示可再生氢生产的要求将适用于国内生产商以及希望向欧盟出口可再生氢的第三国生产商,以计入欧盟可再生能源目标;此外,借助自愿性产品认证能确保合规性。刘总强调,无论是在欧盟还是在第三国,都能以简单易行的方式证明其遵守欧盟框架,并在单一市场内进行可再生氢贸易。
必维集团 中国区氢能业务总监 刘忠勇 现场报告
随后,北京质子动力发电技术有限公司董事、总经理 吕大伟发表报告《SOEC发展趋势及研发产业化进展》,介绍了SOEC行业现状、发展趋势分析和质子动力研发及产业化进展。报告中,吕总认为电解槽市场开始爆发,而SOEC具有高温电解、全固态结构、资源禀赋优势的稀土氧化物材料、高纯度产氢、CO2共电解等优势,国外SOEC已经初步产业化,国内SOEC相关政策陆续出台,SOEC应用场景及市场空间包括用户侧电解制氢、绿电消纳及发电侧电解制氢,还有大量的钢铁、化工等余热及核电这些外部热源与SOEC结合产低成本绿氢的理想场景,市场规模千亿级;通过SOEC技术的推动和不断完善,电解槽市场有望迎来新的发展机遇;质子动力SOC产品,SOFC电池片面积20*20c㎡,单电堆功率5kW;SOEC专用电池片面积15*15c㎡,专用单电堆功率3.5kW已下线;SOEC/SOFC可逆电堆已启动。
北京质子动力发电技术有限公司董事、总经理 吕大伟 现场报告
圆桌
对话
Roundtable Dialogue
对话瞬间
圆桌互动
圆桌合影
热闹晚宴
论坛
第二日
主持人:杨钧 浙江氢邦科技有限公司总经理
首先是中国科学院上海应用物理研究所氢能技术部主任 正研级高级工程师 肖国萍发表报告《固体氧化物电解技术在双碳背景下的应用》。肖老师介绍制氢模组的集成与迭代优化,一代电炉升温,二代加热器加热电堆,三代撬块和模块化保温设计,已批量化制造应用200kw,通过仿真进行制氢系统优化,以及建立产氢效率与衰减速率多目标在线优化方法,构建制氢系统功率集总模型,并进行装置安全分析;在以上系统之上进行SINAP高温点解制氢系统研制,已完成200kW高温制氢系统。肖老师分析SOEC电解CO2的技术优势,利用富余的可再生能源电力通过高温点解技术经合成气(H2+CO)制备清洁的燃料或化学品PtX,是实现高效利用CO2的有效途径。最后,肖老师介绍了SOC多场景应用示范,包括RSOC氢储能、SOEC氢冶金、高温电解CO2-天然气品质提升。
中国科学院上海应用物理研究所氢能技术部主任 肖国萍 现场报告
随后,山东赛克赛斯氢能源有限公司 副总经理 丁孝涛 发表报告《PEM绿色制氢和未来应用》。丁总在报告中表达了PEM纯水电解制氢技术与可再生能源耦合实现规模化绿氢制取将日趋重要的观点,介绍了赛克赛斯作为国内首家研产PEM制氢设备的单位,其核心技术涉CCM膜电极,包括喷涂转印热压工艺、全尺寸定制化生产、领先性能指标;涉电解槽定制开发,包括全型号、性能优异稳定、单槽产氢最大;涉集成多规格PEM制氢系统,具备高压力、低相应、高纯度等性能,列举了赛克赛斯PEM制氢部分工程项目及应用案例,最后,展示赛克赛斯对PEM制氢的未来规划蓝图及路径。
山东赛克赛斯氢能源有限公司 副总经理 丁孝涛 现场报告
紧接着,碳能科技(北京)有限公司 市场总监 孙波发表报告《碱性电解水制氢核心材料现状和发展》。孙总介绍了国内碱性电解槽类型及发展方向、碱性电解水制氢隔膜类型及复合隔膜性能优势、碱性电解水制氢电极类型及新型析氧电极性能优势。介绍国内碱性电解槽结构,对比常规、轻量化和氯碱工业电解槽结构,介绍电解槽发展方向(电极和隔膜做文章),进行隔膜性能对比。介绍碳能科技复合隔膜,三次迭代宽幅可达0.5-2.5m。孙总表示隔膜的安全性非常重要,尤其在风光储能领域,织物结构耐气压性能有限,而碳能复合隔膜纳米级孔道可达到3级以上隔气性,泡点压力高,能耗相对更低,产氢量提升,耐久性保守估计大于7年,且零极距降低小室电压和隔膜适配。
碳能科技(北京)有限公司 市场总监 孙波 现场报告
报告瞬间
上午下半场
主持人:文树发 嘉善意德珑氟技术股份有限公司总经理
茶歇过后,首先是意德珑公司/ ITAflon S.R.L 董事长 米尔科. 赞卡/ ZANGA. MIRKO发表报告《聚四氟乙烯填充改性过程定量分析技术》,总经理 文树发 作会议口译。米尔科·赞卡先生在简要介绍意德珑公司概况后,就意德珑PTFE的定量分析进行了详细讲解。米尔科·赞卡先生表示氢气发生槽密封痛点和意德珑的解决方案是本次报告的重点,氢气发生槽使用时发生泄漏是一项痛点问题,须替换密封圈再装配,停机时需补偿业主损失,而吊装氢气发生槽一般较为偏远,上述原因使得氢气发生槽泄露导致的损失金额高昂,意德珑优化特种聚四氟乙烯改配方,加强版配方EH1,降低材料的蠕变松弛率,提高氢能发生槽密封圈可靠性;全自动混料过程实现特种聚四氟乙烯材料混合均匀一致;自由流动特种聚四氟乙烯颗粒材料实现自动模压,保证高效产出品质可靠。
意德珑公司/ ITAflon S.R.L 董事长 米尔科. 赞卡/ ZANGA. MIRKO
& 总经理 文树发 现场报告
随后,北京航宇高科氢能源科技有限公司 首席科学家 周抗寒为大家进行主题为《PEM水电解技术在绿氢中的应用问题、解决途径与实践》的主旨报告。在报告中,周老师分析国外PEM技术较为成熟,单堆产氢规模适应绿电制氢要求,AWE的价格优势不明显;国内单堆产氢规模小,未经长时间运行考核,缺乏长寿命与可靠性数据,核心材料的膜材料依赖进口,PEM缺乏竞争力;周老师提出降本途径为提高电极活性,电池堆工作电流密度从现有水平1.0A/cm2左右提高到2.5A/cm2 以上;改进浆料配比、涂布工艺,降低铂、铱催化剂负载量,控制提高产品的一致性,提高电池装配水平,延长电解槽使用寿命;完善对双极板的回收利用技术,并实现对膜电极贵金属的回收利用;研发贵重材料的替代技术,如Nb对Pt的替代、不锈钢对钛材的替代、表面氮化防护等。最后,周老师向大家介绍了航宇氢能自主掌握的PEM水电解制氢电解槽及系统的核心材料与关键技术。
北京航宇高科氢能源科技有限公司 首席科学家 周抗寒 现场报告
在这之后,北京中电丰业技术开发有限公司 销售部总监 郑欣乐发表主旨报告《碱性水电解制氢技术挑战与发展趋势》,主要介绍了可再生能源制氢的挑战及中电丰业的解决方案。在报告中,郑总就制氢规模化、安全性、可靠性、系统设计和生产标准化、电解槽生产自动化提出分别提出两种100MW级制氢站方案,各采用5MW x 20 或 10MW x 10的搭配,解决规模化集成问题;电解槽及BOP系统自主研发、设计,具有结构简单、安全性高,可靠性好的突出特点;单槽槽体经过长时间场景性测试,积累大量数据及经验,可确保系统长时间运行可靠稳定,此外,提出建立标准化模型、稳定的供货体系、完善的质量控制体系的建立、健全的管理流程制度的需求。
北京中电丰业技术开发有限公司 销售部总监 郑欣乐 现场报告
下午场
主持人:徐成俊 常州市蓝博氢能源科技有限公司董事长
午休之后,报告继续,下午第一场报告,上海河图工程股份有限公司 技术总监 教授级高级工程师 李立新为大家进行主题为《《风电光伏绿色化学品一体化项目规划和工程设计》的主旨报告,介绍了一体化项目规划路线图、工程设计和优化、工程案例及河图项目业绩。李总对风电光伏绿甲醇项目投资敏感性进行分析,提出项目经济性跟单位投资有密切的关系,当风电单位投资540万元/MW,氢气成本23.39元/公斤;电解技术选择和电解槽配置,不仅考虑技术,还得考虑响应、抗波动及上下游之间的项目关系;对于一体化项目,同时规划设计多种储能设施,包括电化学储能,储氢(高压储氢、液态储氢),尤其是液态储氢对大型一体化项目十分重要。李总阐明了绿色化学品生产子系统、全场一体化柔性调度控制子系统对一体化项目的重要性。介绍了一体化项目工程设计难点及优化,最大难点为绿电波动性与绿色化学品装置安全稳定可靠运行之间的矛盾,解决方案为项目柔性/刚性混合设计,储能,电解槽,全场柔性调档等等。
上海河图工程股份有限公司 技术总监 李立新 现场报告
随后,宝武清洁能源有限公司 氢能技术总监 饶文涛发表主旨报告《低碳冶金的能源视角》。在报告中,饶总介绍了全氢梳炉,竖炉单元采用HYL-ZR工艺路线,按照多种还原气体(COG 、NG、H2)条件进行设计,满足富氢(50%)、高氢(70%)、全氢(80%-90%)的冶炼工艺生产及试验条件。同时,饶总提出“氢基氧燃零碳加热”新技术,该技术将可以开拓出氢气在钢厂加热炉上应用的新领域。饶总表示,全球正在展开一场绿色钢铁的竞赛,生物法提高铁矿石品位、熔融氧化物电解炼铁、氢基氧燃零碳加热等一系列新技术纷纷登场,氢气作为燃料,目前在加热、热处理、陶瓷、水泥、内燃机等工业加热过程探索应用场景,值得关注。
宝武清洁能源有限公司 氢能技术总监 饶文涛 现场报告
紧接着,中国石油工程建设有限公司华北分公司 新能源事业部副经理 杜廷召发表主旨报告《绿氢制备及氢能规模化储运实践及技术展望》。在报告中,杜主任提到绿色低碳、安全稳定、经济可行的能源“不可能三角”,指出,电源不稳定性是绿氢安全面临的核心问题,针对绿电系统的间歇性、不确定性,需要“优化配置→动态适应→过程可靠→主动延寿”的波动性电源制氢保障系统;系统配置优化方面,包括碱性、PEM优化组合气液分离器容积优化碱液管路优化、保温热启、散热降温系统优化、碱液流速、电密和压力协调控制系统设计;动态适应控制优化方面,包括源网荷储一体化自动化控制技术、高电源响应的电源控制系统设计加载项预测控制、电解槽停缸与多槽混联控制设计·智能检测及集群控制技术。
中国石油工程建设有限公司华北分公司 新能源事业部副经理 杜廷召
最后,扬州吉道能源有限公司 总经理 岳锌线上主旨报告《可再生能源制氢的绿色甲醇储运及应用前景》。岳总主要介绍了生物质电甲醇,减碳成本与电甲醇相当,制造成本与生物制甲醇相当,重要环节为生物质气化。岳总提出,航运碳减排为可再生甲醇发展提供重要机遇,2050年生物甲醇将具有显著竞争优势;2022年现有制氢能力在1.3元/方,绿色甲醇原料CO在1500元/吨,不考虑碳税情况下,绿色甲醇生产成本为5351.5元/吨,2050年在氢气价格下降到0.65元/方,绿色甲醇原料CO,价格下降到500元/吨时,绿色甲醇价格下降到2483元/吨,考虑碳税将比煤制甲醇有一定优势;生物甲醇方面,不考虑碳税下,2022年生物甲醇价格约为3230.5元/吨,预计到2050年生物甲醇价格下降到2265元/吨,低于煤制甲醇成本,考虑碳税收益后,生物甲醇竞争优势明显。
扬州吉道能源有限公司 总经理 岳锌 线上报告
交流讨论
结束语
在为期两天的时间内,我们共同见证了21场精彩纷呈的报告和一场酣畅淋漓的圆桌对话。期间,各位专家学者和产业界的代表们汇聚一堂,分享最新的研究成果与实践经验,内容涉及制氢、储运、认证、一体化项目等氢基产业链各个环节,并在开放性地交流与沟通中碰撞思想、凝聚共识。
可以预见,制氢新技术和应用的涌现,将为氢基产业带来更多机遇与增长点。所谓“鼎新革故”,我们相信,随着工业绿氢加速落地、成本下行路径明确,通过不断迭代创新,以增量带动存量,未来绿氢产业将持续向中高端发展,并更好地融入全球价值链。
值此论坛圆满结束之际,DT新能源由衷感谢各方对本届论坛的大力支持和积极参与。特别感谢组委会、赞助单位、协作机构、专家学者、主持人和参会者对本次活动的付出与贡献。
DT新能源将持续组织专业的线上课程和需求对接服务,助力可再生能源制氢行业技术溢出,以正外部性促进行业发展。
潮平海阔,千帆竞发,九万里风鹏正举,让我们共同期待未来的可再生能源制氢领域取得更加辉煌的成就。
2023第三届可再生能源制氢论坛圆满结束,期待来年再见!