薛蔚茹:降低绿电制氢损耗上,隆基从理论分解能耗、过电位损耗、欧姆损耗三方面同步发力

能见App 2023年10月19日 4090

2023年10月16日-20日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。

10月18日上午, 西安隆基氢能科技有限公司隆基氢能战略拓展总监薛蔚茹在“氢能与新能源产业高质量发展论坛”上发表了题目为《绿电+绿氢,助力实现碳中和》的主旨发言。

以下为演讲全文:

 大家早上好,非常荣幸有这个机会受主办邀请跟大家一起分享隆基新能在3060之后做的决定,发展隆基的第二条曲线——氢能装备制造以及解决方案产出。

我的演讲分为三部分,首先给大家概要一下我们的现状。3060前大家比较清楚地总结一下,在“十三五”期间,可以用1/2、1/3、1/4三个数来总结我国传统能源使用的情况:2020年我国总煤耗为40亿吨,占全球1/2;2021全球碳排放量100亿吨,我国碳排放量占全球1/3;中国拥有50亿吨标煤,占全球1/4。国家“十四五”的要求非常明确,我们要推动煤炭和新能源优化组合,从能耗双控向碳排总量过渡。

 

接下来的事情分三部分来讲:首先是预测整个绿氢市场,给大家一个明确的方向。第二是隆基推出来的产品。第三是能源不可能三角上面来看看社会价值属性。

 

现在能源结构基本上是二八开,二代表新能源,八代表传统能源。但是到了2050年之后二八开变成八二开,完全倒反的角色,新能源将会占到80%,20%留给传统能源。氢能这部分可以看到右图,只要涉及到氢能,未来2050年49%都是绿氢。说到碳中和,大家把碳中和分成四步走。隆基按照前三步整体方针来说,构建以新能源为主体的电力系统,最后一步发展氢能以及绿色氢能带给工业、交通、建筑上面的降碳。按照丁仲礼院士的预测,他也会把100亿吨碳,85亿吨、90亿吨以及到2050年这个节点碳中和的时候,我们会达到25到30亿吨,做了碳中和路径4个阶段。

    说到氢能中长期规划,非常清晰,从定位上来说氢能是二次能源,也是能源的载体,更是工业原料。从左图来看,纵坐标的技术成熟度和必要性上,大家可以清晰看到粉色地区现在正在做以及能够推广的方向——合成氨甲醇。现在大部分的项目都在这个方向。绿色、蓝色的项目不是说不能够做,而是从技术成熟度和必要性上来看,有时间要去发展,所以它的发展速度会变慢一些。用到绿氢,多少吨绿氢需要可再生能源去支撑?350兆瓦光伏电站会支持1万吨绿氢。大家知道2022年作为氢大国,中国整个绿氢占世界非常大的比例,有3300万吨,如果用光伏是1000WG。

    绿氢的发展逃不了绿电。2022年整个光伏市场装机量是230GW,要支撑整个国民碳中和需要1500到2000GW新增装机去支撑整个碳中和,最终达到2050年的结局二八开和八二开的结果。

    绿氢的市场。2021年电解水制氢市场规模小于1%占比,2022年整个需求量不及800兆瓦,到了2023年预测量上半年已经突破了650兆瓦。隆基中标数量,据第三方的公布数据大于240,市占接近37%,对于今年年底乐观预计应该突破1.5GW中国电解水的需求量。

    全球氢能情况。2025预测有20GW,2030年基本上有500GW,主要用在化工和工业原料替代,2050年比较远的预测是非常宏伟的数字。

    介绍完预测以后,对于绿氢行业来说都是非常振奋的,有这么大的市场留给我们,那我们就好好做产品。我们的产品是什么情况?首先看一下隆基的基本面。隆基2000年起家,是一家做光伏的企业,可再生能源行业里边属于排头兵。3060年提出来以后,我们成立了氢能公司,作为隆基发展第二曲线。整体公司情况,从去年年报的结果来看营业收入将近1300亿,总资产1400亿,员工到今年年底突破7万,在世界500强排行是168位。右图有两个比较有意思的,一在品牌价值的排行上,除了中石化、中石油这些大央企之外,隆基民企排第一,整个化工板块排到第八。100%这张图可以看得到隆基的品牌已经成为最具信赖的合作伙伴,所有的玩家通过银行贷款去做项目选择隆基,将会带给融资方最快、最便捷的合作方式。

    从全球布局来看,多年取得的成绩在单晶、组件一直占有市场。我们从2018年开始研究氢能,全球31个基地里边大部分拉晶厂都会用到电解槽,我们自己也是一项节能减排的任务,这也就是为什么我们在2021年成立氢能公司以后可以快速把电解槽生产下线。到了2022年,据彭博社的报道,产能1.5GW排列全球第一,当年第三方报道,我们的销量在2022年是前三的位置。2023年有几个大单的落地,目前看,到今年年底,产能也会达到25GW。2025年整体规划来看有5-10GW的产能。

    产品选型,绿电可以自豪地说,电池路线图有4种,Perc、TopCon、HJT、HPBC电池,隆基破纪录打破了日本长达5年最高纪录的保持者,由隆基在去年11月份打破。

    对于绿电产品非常有信心之后,再来看一下氢能产品。氢能现在大家比较关注电耗的问题,从丁仲礼院士演讲中可以看到工业水平以及先进水平在4.0到4.3,这是一个追求值,在欧洲和美国大部分碱性和PEM数据在4.5到4.6。国家在去年1060号文件中明确了,如果电密为4000,能耗在4.3以下就会被列为优秀产品。我们同期发布了隆基Hi1技术,最低电耗4.0。

    说到降电耗,都可以看到电耗在降,降到0.1度电代表了什么?在单位制氢的成本上,按照使用电的时间不同有1.8到2.2LCOH的降低。Hi1技术两大功效,直流能耗降低10%,提高效率,制氢成本对业主来说有比较大的收益。

    在这项技术下,经过世界第三方一些检测拿到的实际数据。产品产出来了大家肯定都会说隆基用什么样的技术,接下来分享四点:第一通过温度控制,理论分解了电压温度是最大的影响者,优化了小时结构,优化了材料可靠性和反应高效性,使得温度得以比较好控制之后有了电压质分解;第二过电势,从氧侧和氢侧,通过高效的材料大幅度降低了过电势;第三维持系统损耗,通过了仿真电厂、流厂、热厂以及提高小一时流道的均匀性去解决特点,使最终的一致性得以保证;第四从欧姆损耗方向入手,电阻不断降低,降低小时电阻使得系统能耗得以维持。

前边讲的这些大部分都是在OPEX(运营成本),也就是怎么样降低LCOH。刚才给大家介绍的Hi1的技术,电耗从4.5到4.6降至4.0,大部分集中在OPEX。接下来看一下CAPEX(资本支出)的情况,继续探索CAPEX方向怎么去降低?通过制氢的装备,土建工程以及工程应用这三个方向去思索。

上个月推出了隆基系列产品应用到Hi1技术的G系列,除了之前Hi1的1000标方以外,我们推出了1200、1500、2000、3000。大部分发布会陈列的产品基本上都是一个产品下线或者产品研发阶段,我们的产品除了以上也把真正有客户需求3000标方的产品卖出去了。也就是说,现在3000标方在市场上有真实需求。给这波真实需求客户到底带来了什么样的价值?CAPEX在制氢成本投资上减少20%,在土建工程上节约30%。

    大家说这么大的电解槽会不会导致参数以及其他方向不安全性?能效从传统电解槽过渡到大标方的电解槽,电流密度不降反升,电容密度增大,但是能效保持一致。电解槽确实变大了,3个1000从整个表现和初始投资比不过1台3000,电解槽变大能效并没有降低,我们通过了优化流道和工艺设计达到不降低能耗的方向。电解槽变大不会在安全性上引出更多的问题,通过端压板镂空、电解槽支撑和紧固排除安全的隐患。

有了市场前景,有了好的产品,对于社会价值到底是怎样的体现?说到能源,氢能源现在在中长期规划中也算是能源,它作为能源一定会有不可能三角。我们要思考,到底在绿色属性上带给社会什么?到底在安全可靠性上有没有给到社会一个很好的保障?在经济性上是不是能够符合现阶段的要求?

先看第一块绿色低碳性。隆基2019年就产生了3个1000规划,2028年,全隆基都将使用100%绿色电力,不再使用大网电上的灰电。隆基一直是科技引领,在节能减排以及节能降耗上花了大量地时间和物力去做。大家可以看到我们在追求能效管理上付出得更加实在。

    十年间,隆基对外销售光伏产品有205GW。卡塔尔世界杯隆基造的电站供整个卡塔尔世界杯期间使用,在博鳌会上可以看到隆基产品在博鳌会议场所屋顶上铺满了,它们已成为了绿色世界杯以及绿色会议组织。

说完绿电,再看一下绿氢对社会价值的绿色属性,介绍几个案例:

第一、全国第一个万吨级的项目,中石化库车的项目,这个项目对社会的减排是48.5万吨。从源头到制氢车间,8台电解槽是一个车间,产生2万吨的绿氢,再进21万立方储氢,深压之后进到管道区,输送到67公里以外的塔河,用全绿氢去做代替。隆基推出4对1解决方案,一个单元是4000标方的产氢,20%占地面积节省,响应速度在这个项目上达到5分钟。刚才推出的Hi1技术和G系列的产品,中石化项目没有赶上这样的技术,假设它能够赶上,我们在业主端电费可以省到每年2079万,在初始投资也会省掉39%。从大标方来看,以前52台立刻可以缩减为26台,对未来项目都有比较好的借鉴意义。

    绿色化工的绿氨,去年我们承接了国电投项目,这个项目比中石化项目更大,绿氢需求量从2万吨直接升到了3.2万吨,对社会减排效益从40万吨/年升到65万吨/年。我们一样提供了3套4对1的方案以及3套1对1柔性制氢直流微网技术解决方案。

    除了前面说的炼化和绿氨,在氢冶金方面也进行了布局,新品发布会上3000标方的签署者,我们在6月份已经签署了这样的项目。带给业主端,以氢代碳实现了降低焦比,对于社会有10%二氧化碳的节省。

    再来看一下安全。隆基有可靠的品牌以及认证可靠性,作为世界500强,公司有严苛的系统和体制管理。另外,制造端也较为可靠,在行业内属于第一条自动化生产线的设计,为了确保产品的一致性,让智能运营平台以及自动化生产线可以更好应用在产品管理中。说到自己的基地,隆基自己有电解槽运用,拉晶厂里边都有用到回收,看到了比较友好的电网性实证。

    经济可行性。对于LCOE来说单位的度电成本,0.381到0.067这样一个数字,我们因为研发了金刚线切割技术以及行业普及,使LCOE降低100%。提出绿电“一毛钱一度电”的政策,未来不管是风电还是光伏,在2050年节点上都有非常大的降幅,即使在2030也会降到40%。对于绿氢来说经济性可行性预测1.5毛一方氢,部分欧美国家应用到更多政策支持,但是对于中国来说还是要推出更多政策和更好成本去降本。

最后,希望隆基作为光伏领头企业,一手抓着LCOE,另一手抓LCOH,打好组合拳助推整个氢能产业发展以及助推双碳事业,巩固国家的能源安全和促进国民的经济,和所有在座的同仁一起努力,谢谢大家!

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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