4月19日，在2021中國高比例風光新能源電力發展研討會上，中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司高級工程師田江南，以《風光耦合制氫項目設計挑戰與解決方案》為主題進行了演講。


田江南講到，隨著碳達峰、碳中和目標的確定，氫能上升到一個新的高度。因此，氫與風光耦合自然而然成為一個新的課題。現今，包括央企在內的很多企業都在進行新能源制氫的嘗試，據不完全統計，正在進行和完成的制氫項目超50個。

對于氫成為熱點的原因，田江南分析與氫的特點相關。氫，完全脫碳，在燃燒的過程中沒有碳排放，同時其相較于石油、天然氣等燃料，擁有最高的熱值。

之所以選擇電解水制氫，田江南分析是因為水作為可再生資源，在地球上豐富存在，并且氫在燃燒后生成水，水通過蒸發、降水形成了可循環的方式。作為電解水重要組成部分——電，其可以通過風、光等可再生能源實現。

田江南全面對比了電解堿水制氫、質子交換膜（PEM）制氫、SOEC制氫。

堿水制氫具備簡單、技術成熟、可靠性高、能在常溫常壓下運行等優點，缺點則是制氫效率低、能耗大、存在滲堿環境污染問題。同時，占地大、響應慢 ，其電解效率為62-82%。

PEM制氫優點則是生命周期長、穩定性好、槽腐蝕性小、電解效率高、系統簡化、裝置結構緊湊、產氫純度高 ，缺點則是成本高、價格昂貴、膜電極組件上的電催化劑易被金屬離子毒化。電解效率為70-85%。

SOEC制氫優點是電解效率高，可達90％以上，缺點則是工作溫度要求高（600~1000℃），關鍵材料在高溫下易老化。

田江南從設備價格、設備壽命、功率波動范圍、啟動速度等方面對國產堿性電解槽制氫設備與進口PEM質子膜制氫設備進行了對比。

價格方面，國產堿性電解槽制氫約1萬元人民幣/Nm³ ，進口PEM質子膜制氫設備約1萬美元(歐元)/Nm³ ，國產設備在此方面具有明顯優勢。

設備壽命方面，進口設備具有運行維護周期長的優勢。數據顯示：PEM電解槽設計壽命30年，大修周期10年，不需要更換電解槽。國產堿性電解槽電解槽壽命為10年，需更換電解槽，大修周期3-5年。

功率波動范圍方面，進口PEM設備出力大小調節范圍更大，為5-115%可調，現今已有企業將此范圍擴大到0-160%，國產堿性電解槽制氫設備功率波動范圍則為20-110%可調 。進口PEM設備更加有利于不穩定電源供電情況下制氫。

啟動速度方面，進口PEM設備優勢明顯。其冷態啟動20min，熱啟動20s ，亦有毫秒級的說法。國產堿性電解槽制氫設備冷態啟動2-3h，熱啟動15 min。

正是如此，田江南認為，PEM相對而言更適合和新能源制氫一起耦合，特別是在離網狀態。

在運行模式方面，田江南介紹主要有并網不上網、離網、離網+儲能、發電上網余電制氫等。具體方式的選擇，主要取決于業主要求和地方政策。由于電解槽需要穩定電流，從電解槽友好、安全的角度來出發，田江南更希望采用并網不上網、離網+儲能的運行模式。

（以上內容為世紀新能源網根據現場講話整理而成，未經本人審核）