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制氫不算什么新事物。在上個(gè)世紀(jì)，人們已經(jīng)學(xué)會(huì)用化石燃料制造氫氣，后來(lái)這種會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體的制氫方式被稱為“灰氫”。但是隨著對(duì)碳排放的重視，以新能源制得的綠氫開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。這種從未規(guī)模化的電解水制氫技術(shù)顯出更大的吸引力。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)制氫設(shè)備行業(yè)迎來(lái)了一股強(qiáng)大的逆襲勢(shì)頭，正在引領(lǐng)著綠色能源新時(shí)代的到來(lái)。
國(guó)內(nèi)清潔能源技術(shù)企業(yè)江蘇天合元?dú)淇萍加邢薰荆ㄒ韵潞?jiǎn)稱“天合元?dú)洹保┩ㄟ^(guò)持續(xù)創(chuàng)新，制造的首臺(tái)套堿性電解水制氫設(shè)備“天擎”系列在實(shí)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型方面取得了令人矚目的成果，并成功應(yīng)用于宜昌南玻項(xiàng)目中，為國(guó)內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。
Part 1
縱觀過(guò)往，在制氫設(shè)備市場(chǎng)中，海外企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)壟斷的現(xiàn)象給國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。技術(shù)壁壘、專利掌控以及生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢(shì)等因素，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在制氫設(shè)備領(lǐng)域一直處于劣勢(shì)地位。這種壟斷局面不僅限制了國(guó)內(nèi)綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也使得我國(guó)在能源自主可控方面面臨巨大的挑戰(zhàn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年國(guó)家部委共計(jì)發(fā)布50余條氫能相關(guān)政策，地方發(fā)布300多條氫能相關(guān)政策。可以預(yù)判，隨著氫能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的影響面持續(xù)擴(kuò)大及各級(jí)政策的落地，氫能產(chǎn)業(yè)順勢(shì)而起指日可待。
但是對(duì)于氫能的開(kāi)發(fā)和利用，我國(guó)仍然處在一個(gè)前期和發(fā)展中的水平，許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題仍未得到解決，核心技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化成為氫能的“阿喀琉斯之踵”。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在氫能自主技術(shù)研發(fā)、裝備制造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面仍有一定差距。
從行業(yè)角度看，氫能產(chǎn)業(yè)與風(fēng)電光伏、純電動(dòng)汽車(chē)甚至通信產(chǎn)業(yè)類似，完全可以依托我國(guó)強(qiáng)大的工業(yè)底蘊(yùn)，通過(guò)企業(yè)不斷的自主創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)用，達(dá)成規(guī)模效應(yīng)，形成全球競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)后發(fā)先至。目前階段也需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提升產(chǎn)品性能，并實(shí)現(xiàn)更高效率和更低成本的技術(shù)應(yīng)用。
《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》指出，到2050年我國(guó)氫能在中國(guó)能源體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸，年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過(guò)10萬(wàn)億元；全國(guó)加氫站達(dá)到1萬(wàn)座以上，交通運(yùn)輸、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)氫能普及應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)不懈的努力和創(chuàng)新，逐漸實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)制氫設(shè)備的逆襲。
“天擎”就是在這樣的背景下誕生的。
2021年，天合元?dú)涑闪ⅰ＿@個(gè)年輕的企業(yè)通過(guò)不斷推動(dòng)創(chuàng)新，成功開(kāi)發(fā)出高效能源轉(zhuǎn)化和可靠穩(wěn)定性的“天擎”系列堿性水制氫設(shè)備。并在2022年成功首臺(tái)套下線運(yùn)行。“天擎”系列以其卓越的性能特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效制取綠色氫氣，并能為實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電提供可靠支持；其先進(jìn)的設(shè)計(jì)和工藝流程，使其具有出色的能源利用效率和可持續(xù)性，為國(guó)內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了全新的變化，為綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。
Part 2
當(dāng)然，這一突破性創(chuàng)新的背后付出了巨大的努力和研發(fā)艱辛。天合元?dú)鋱F(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的持續(xù)研究和實(shí)驗(yàn)，克服了技術(shù)難題，不斷優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)備性能。經(jīng)過(guò)不斷的試錯(cuò)和迭代，最終成功讓“天擎”問(wèn)世。
“最關(guān)鍵的就是在設(shè)備整個(gè)生產(chǎn)制造的過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)性。”天合元?dú)淇偣こ處焺⑷f(wàn)明強(qiáng)調(diào)，“在設(shè)備制造過(guò)程中，無(wú)論是一個(gè)小螺絲還是一個(gè)極板上的小毛刺，我們都予以高度關(guān)注。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們的電池組裝中，當(dāng)我們組裝了200多片后，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)疑問(wèn)，我們立刻將這200多片全部拆解，重新組裝，以確保設(shè)備的絕對(duì)可靠性。”在他看來(lái)，制氫設(shè)備絕對(duì)不能存在大概、應(yīng)該、差不多。
“去年在整個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，我們的幾位總工程師全程待在車(chē)間內(nèi)。車(chē)間沒(méi)有空調(diào)，熱的時(shí)候很熱，恨不得要把地烤焦了，冷的時(shí)候呼一口氣眼鏡都看不見(jiàn)，但這個(gè)只是小意思，我們都習(xí)慣了，不在這里我們放心不下。也正因?yàn)閷?duì)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的全程把控，才能夠保證設(shè)備在各個(gè)方面的穩(wěn)定性和技術(shù)操作的卓越表現(xiàn)，最終取得了今天的成果。”
劉萬(wàn)明表示，我們關(guān)注的主要參數(shù)是氫氣的純度。與行業(yè)內(nèi)常用的隔膜技術(shù)相比，我們采用了PPS（聚苯硫醚）技術(shù)，經(jīng)過(guò)后處理裝置分離得到的氫氣純度為99.86%，氧氣純度達(dá)到99.61%，這個(gè)結(jié)果是優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19774-2005《水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求》中4.1分類中氣體純度。
據(jù)劉萬(wàn)明介紹，大型制氫設(shè)備面臨的主要問(wèn)題是無(wú)法滿足長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。天合元?dú)涞目蛻舳诵枨笫?4小時(shí)不停機(jī)運(yùn)行，這對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性提出了很高的要求。根據(jù)出廠管控要求，天合元?dú)涞漠a(chǎn)品在出貨前會(huì)在工廠實(shí)測(cè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，天擎的能耗和整體表現(xiàn)一直很穩(wěn)定，這其實(shí)很不容易。
除了設(shè)計(jì)層面的優(yōu)化，安全性也是能源行業(yè)的底線。“不論是什么類型的設(shè)備，尤其是像我們的制氫設(shè)備這樣存在一定危險(xiǎn)性的設(shè)備，安全都是客戶端首要考慮的因素，無(wú)論是哪個(gè)行業(yè)，安全生產(chǎn)必須放在第一位。一個(gè)公司能否正常運(yùn)營(yíng)，關(guān)鍵在于安全性能是否可靠，因?yàn)橐黄鸢踩鹿士赡軙?huì)給公司帶來(lái)巨大損失。”劉萬(wàn)明強(qiáng)調(diào)，“在南玻進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中，我們對(duì)所有報(bào)警點(diǎn)、連鎖點(diǎn)和自動(dòng)控制進(jìn)行了全面測(cè)試，并得到了客戶的積極認(rèn)可。”
劉萬(wàn)明提到，“設(shè)備采用全自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行編程時(shí)，我們會(huì)對(duì)每一個(gè)報(bào)警點(diǎn)和連鎖點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并記錄每一個(gè)測(cè)試結(jié)果。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)引擎選型的問(wèn)題，系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)行自動(dòng)處理。可以說(shuō)，我們的設(shè)備在安全性和穩(wěn)定性方面取得了顯著提升。”
“不管過(guò)程怎么艱辛，都認(rèn)為很正常的一個(gè)事情，也就是說(shuō)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)沒(méi)什么值得可說(shuō)的。”劉萬(wàn)明表示。“這只是我們職責(zé)范圍內(nèi)的常規(guī)事務(wù)。我們認(rèn)為這些事情是我們應(yīng)該做的，每件事情都是非常平常的。”
“天擎”的誕生，是一群人的堅(jiān)持，是每個(gè)人堅(jiān)持不懈去奉獻(xiàn)的結(jié)晶。他們深知，只有通過(guò)團(tuán)隊(duì)的合作和努力，才能取得如此出色的成績(jī)。他們相信，只有通過(guò)不斷追求卓越，才能不斷推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，為行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。我們將繼續(xù)延展這份堅(jiān)持和努力，為未來(lái)的氫能發(fā)展探索新的可能性，為構(gòu)建更美好的世界貢獻(xiàn)力量。
Part 3
在業(yè)界看來(lái)，天合元?dú)浜鸵瞬喜５臓渴质且淮巍半p碳”背景下的雙向奔赴。這離不開(kāi)宜昌南玻對(duì)于綠色能源的高度認(rèn)知和天合元?dú)涞脑O(shè)計(jì)理念。
隨著全球?qū)G色能源的需求不斷增長(zhǎng)，各行各業(yè)都在積極尋求實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的途徑。在這股綠色轉(zhuǎn)型的浪潮中，宜昌南玻深刻認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)向綠色能源的緊迫性和重要性，需要通過(guò)可靠、高效的解決方案，實(shí)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型，減少碳排放，提高能源利用效率。
為了滿足宜昌南玻硅材料的需求，“天擎”系列從技術(shù)水平、制造工藝、效率等方面著手，推動(dòng)電解水制氫成本下降，成為了宜昌南玻的理想選擇。
與傳統(tǒng)堿性電解槽相比，天擎系列具備更高的電解效率和更低的能耗，能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)投入的節(jié)約。在氫能市場(chǎng)中，LCOH（單位氫成本）是評(píng)估綠氫經(jīng)濟(jì)性的核心指標(biāo)。根據(jù)核算，每降低0.1kWh/Nm3的制氫直流電耗，可間接降低1.8%-2.2%的LCOH，進(jìn)而降低10%-25%的制氫設(shè)備初始投資。天擎系列在滿載狀態(tài)下的直流電耗可降至4.3kWh/Nm3，未來(lái)有望達(dá)到3.9kWh/Nm3，在不同應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的LCOH，對(duì)于降低制氫成本具有重要意義。
其他方面“天擎”也表現(xiàn)的很好。從電流密度來(lái)看，它整體運(yùn)行的電流密度可以提高約50%-75%，降低10%-15%的直流電耗，而且有一點(diǎn)很重要，與輸出能耗同等的產(chǎn)品相比，天擎通過(guò)對(duì)管路的合理布置設(shè)計(jì)，可以縮小30%的體積，這樣應(yīng)用的場(chǎng)景就更加靈活廣泛。氣體的純度也完全滿足客戶用于多晶硅還原的要求。此次南玻項(xiàng)目使用的是1000 Nm3/h的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但是根據(jù)客戶的需求不同可以定制，最大單槽產(chǎn)氫量可達(dá)2000Nm3/h。
“現(xiàn)在整個(gè)市場(chǎng)對(duì)能源的需求和客戶的要求非常重要。因此，在制造過(guò)程中，我們非常關(guān)注能源消耗的問(wèn)題。無(wú)論是材料的選擇還是內(nèi)部零部件的設(shè)計(jì)，我們都關(guān)注每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保能源的有效利用。以南玻項(xiàng)目中的設(shè)備為例，我們的設(shè)計(jì)符合常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際制造出來(lái)的設(shè)備在行業(yè)中的能源消耗是最低的。”劉萬(wàn)明這樣說(shuō)。
天擎系列具備易維護(hù)和智能化控制等特點(diǎn)，采用一體式撬裝設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠。在面對(duì)惡劣環(huán)境時(shí)，天合元?dú)淇商峁┒ㄖ频囊苿?dòng)式制氫站，其方便的安裝和出色的機(jī)動(dòng)性，可進(jìn)行快捷運(yùn)輸，有效解決“燃料氫”的經(jīng)濟(jì)性和氫儲(chǔ)運(yùn)的安全性問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)站內(nèi)制氫自給自足，還因?yàn)闊o(wú)需長(zhǎng)管拖車(chē)運(yùn)輸、無(wú)裝卸車(chē)環(huán)節(jié)而無(wú)運(yùn)輸成本，可減低終端用氫成本。
Part 4
宜昌南玻硅材料與天合元?dú)涔餐献鞯某晒Π咐菄?guó)產(chǎn)制氫設(shè)備逆襲的生動(dòng)典范。通過(guò)引入天擎系列，宜昌南玻硅材料實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)能源的轉(zhuǎn)型，也為其他類似行業(yè)樹(shù)立了榜樣。隨著綠色能源轉(zhuǎn)型的迫切需求，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注可再生能源的利用和綠色技術(shù)的應(yīng)用。
天合元?dú)涞摹疤烨妗毕盗兄茪湓O(shè)備的突破性創(chuàng)新，不僅為國(guó)內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)提供了可靠的解決方案，也在國(guó)際舞臺(tái)上彰顯了中國(guó)制氫技術(shù)的實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力。
自“天擎”系列立項(xiàng)至今，不僅見(jiàn)證了設(shè)備從研發(fā)到首次商業(yè)化落地的跨越式變革。更重要的是，它引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)制氫設(shè)備行業(yè)的突破和發(fā)展。這不僅僅設(shè)備成功的成果，更是國(guó)產(chǎn)清潔能源技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和推動(dòng)的里程碑。
國(guó)產(chǎn)“天擎”系列堿性電解水制氫設(shè)備的突破不僅解決了國(guó)內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)面臨的海外壟斷問(wèn)題，也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展。通過(guò)自主創(chuàng)新和技術(shù)突破，國(guó)產(chǎn)制氫設(shè)備成為了國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的重要選擇。
隨著綠色能源的需求不斷增長(zhǎng)，天合元?dú)浼夹g(shù)創(chuàng)新的腳步依然不會(huì)停止。
“對(duì)于一個(gè)企業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，首先靠的是有技術(shù)的基礎(chǔ)，然后還要看公司的投入。這兩點(diǎn)缺一不可。沒(méi)有技術(shù)，再大的投入也沒(méi)有用；但有了技術(shù)，如果公司不投入，也無(wú)法發(fā)展。這兩者是相輔相成的關(guān)系。”劉萬(wàn)明表示，在技術(shù)方面，天合元?dú)淠壳霸趪?guó)內(nèi)算是力爭(zhēng)領(lǐng)先，但并不滿足于停滯不前。
“我們?nèi)栽谶M(jìn)行研發(fā)，并尋求新的突破。我們還要進(jìn)一步提升設(shè)備，推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。我們目前的重點(diǎn)是減輕操作方面的痛點(diǎn)，同時(shí)也在積極尋求新的材料。希望做到技術(shù)與設(shè)備的同步發(fā)展。”據(jù)劉萬(wàn)明透露，目前，天合元?dú)湟苍谔剿骱Ｋ茪浼夹g(shù)的機(jī)會(huì)，只要能為市場(chǎng)帶來(lái)突破，技術(shù)團(tuán)隊(duì)一定會(huì)全力以赴，毫無(wú)保留！
過(guò)去制造的綠氫只需要滿足半導(dǎo)體、醫(yī)藥、航天這樣的少量高精尖行業(yè)，但現(xiàn)在中國(guó)對(duì)氫氣的定位是一種“能源”。能源意味著必須做到低成本、大規(guī)模、可靠和安全和國(guó)產(chǎn)化。
劉萬(wàn)明認(rèn)為，對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，有很多企業(yè)還習(xí)慣了比較粗放管理方式，如果仍然延續(xù)這種粗放的方式，就會(huì)引起一些爭(zhēng)議和不足之處。在這方面，中國(guó)氫能設(shè)備制造需要更加細(xì)心。
“研發(fā)是需要時(shí)間的，不可能一蹴而就，因此我們需要一定的時(shí)間來(lái)滿足要求。我覺(jué)得需要一定的時(shí)間好好打磨出精品。”劉萬(wàn)明感嘆道，“在氫能技術(shù)方面，我們肯定不會(huì)停止，也不會(huì)原地踏步。我們要繼續(xù)向前邁進(jìn)，因?yàn)闅淠苄袠I(yè)具有一些特殊性。”
目前，氫能產(chǎn)業(yè)已在國(guó)產(chǎn)替代過(guò)程中實(shí)現(xiàn)成本的快速下降，后續(xù)還需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、工程創(chuàng)新進(jìn)一步降低裝備成本；另外，隨著新能源發(fā)電成本的下降，以及制儲(chǔ)運(yùn)加裝備的降價(jià)，氫氣價(jià)格也會(huì)隨之下降，既清潔又便宜的氫氣已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)了。
行業(yè)專家預(yù)計(jì)，隨著氫能技術(shù)創(chuàng)新體系逐步完善，在制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池等領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，氫氣應(yīng)用的成本將進(jìn)一步下降，未來(lái)有望大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)。天合元?dú)涞葒?guó)內(nèi)巨頭企業(yè)紛紛入局，搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，助力我國(guó)能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展，必將讓我們看到更加綠色、清潔的能源未來(lái)！
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