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制氢电源行业:国家扶持叠加制氢规模扩大 高功率制氢电源需求有望被激发

1、制氢电源概述

制氢电源一般指整流器或直流变换器。在可再生电力制氢网络中,制氢电源起到向上承接电网电力,向下为制氢电解槽供电的功能。根据IRENA,在整个制氢系统中,制氢电源成本占20-25%,仅次于膈膜和电极。制氢电源的核心功能是将交流电整流为直流电,整流的基本原理是利用二极管的单向导电性,将交流电转换为脉冲直流电。目前,主流制氢电源按功率模块的技术可分为SCR制氢电源和 IGBT制氢电源。

制氢电源主流技术路线

<strong>制氢电源主流技术路线</strong>

资料来源:观研天下整理

2、国家大力支持氢能发展,制氢电源将受益且行业标准不断完善

根据观研报告网发布的《中国制氢电源行业发展趋势分析与投资前景预测报告(2024-2031年)》显示,目前,国家出台了许多相关政策来支持氢能产业发展。具体来看,其主要以提升电解水制氢效率、提升谷电制氢需求、扩大风光氢储用项目规模、可再生能源制氢为主,而制氢电源作为制氢系统中的重要环节,同样有望从制氢项目规划中受益,并且有望进一步获得政策支持。例如,2023年,T/CES226-2023《水电解制氢整流电源技术规范》、T/ZHFCA 1003-2023《全控型电解水制氢电源》标准相继发布,前者填补国内PEM水电解制氢应用场景下整流电源技术标准的空白,后者针对IGBT制氢电源技术的要求进行规范。

我国制氢电源行业相关标准

发布时间

发布单位

起草单位

标准号

标准名称

主要内容

意义

2023年10月

中国电工技术学会

阳光氢能、大连理工大学等

T/CES

226-2023

《水电解制氢整流电源技术规范》

1、规定制氢整流电源的产品类型、基本功能要求、性能要求和保护要求;2、对制氢整流电源的基本功能提出了要求,包括直流输出调节范围、通信、紧急停机、电气隔离与回路分断、防爆等级、直流电压和电流控制、交流无功输出、直流放电和功率调度等;3、对制氢整流电源的性能提出了要求,包括最大转换效率、电网侧性能、直流侧性能和电磁兼容性能。

此标准的制定填补了国内PEM水电解制氢应用场景下整流电源技术标准的空白,对于指导国内水电解制氢电源的产品开发和应用具有重要意义,此标准的发布标志着水电解制氢整流电源技术规范的正式确立。

2023年12月

中关村氢能与燃料电池技术创新联盟

雷动智创、华电重工等

T/ZHFCA

1003-2023

《全控型水电解制氢电源》

1、明确全控型水电解制氢电源的正常使用条件、特殊使用条件以及运输、存放和安装条件;2、从技术上规定了全控型水电解制氢电源的接口特性、结构要求、主要技术参数、输出电流控制、输入功率控制、恒流限压控制、电容放电、温升、保护功能、电磁兼容性和外壳防护等级;3、明确全控型水电解制氢电源的试验条件、功能试验平台、仪器设备、设计验证、例行检验、主要技术参数验证、保护功能验证和电磁兼容验证等;4、提出型式试验和出厂试验的要求。

此标准专门针对全控型电解水制氢电源的技术要求进行了规范,旨在推动制氢电源技术的发展和应用,特别是在提高制氢效率和系统稳定性方面。

资料来源:观研天下整理

3、制氢规模不断扩大,高转换效率、高功率制氢电源需求有望被激发

同时,近两年,我国已开建二十余个绿氨合成示范项目,规划绿氨年产能超400万吨,将带动百万吨氢气增量。根据当前绿氨各项目规划统计,规划量级已超800万吨,对应超过144万吨氢气增量,并且项目地点多集中于内蒙古、河北、甘肃、辽宁等地区。而单个项目大型化和综合化、制氢规模的提升则说明更多的电能消耗及更灵活的制取场景需求,高转换效率、高功率的制氢电源需求有望受益制氢设备市场规模的扩大而增加。

2022-2023年9月我国投建的绿氨示范项目

序号

项目方

主导方

地点

项目备案/启动时间

项目规模

1

风光制氢与绿色灵活化工一体化绿氢制绿氨项目

国家电投

内蒙古-包头

2022年3月

10万吨绿氨项目,主要包括200兆瓦风电、200兆瓦光伏,预计年发电量12.5亿千瓦时;采用风光电解制氢,年制氢1.78万吨;再以氢气和氮气为原料合成液氨产品,年产10万吨。

2

大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目

国家电投

吉林大安

2022年10月

总投资63.32亿元,安装PEM制氢设备50套,碱液制氢设备36套,制氢能力46000Nm3/h,储氢装置60000Nm3氢气,1套18万吨合成氨装置。

3

国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联产无碳燃料项目

明拓集团

内蒙古-包头

2022年4月

规划建设500万千瓦风力发电、150万千瓦光伏发电和30万吨电解水制绿氢项目;2*55万吨直接还原铁和80万吨铁素体不锈钢绿色冶金项目以及120万吨绿氨化工项目。

4

乌拉特中旗甘其毛都口岸加工园区风光氢氨一体化新型储能示范项目

国家能源集团

内蒙古-兴安

2022年7月

计划总投资23.54亿元,配套规划新能源装机容量110万千瓦,其中风电80万千瓦,光伏30万千瓦。利用风光发电分解水制取高品质氢气,再用于生产30万吨绿氨,供蒙西地区工业园区化工生产使用。

5

风光储氢制绿氨项目

北京能源

内蒙古-多伦

2022年8月

合力推进风光储氢制绿氨项目实施进程,利用锡林郭勒盟南部区域可再生能源资源生产绿电并电解制绿氢,绿氢转化为绿氨后供应国内外市场。项目建成后,预计电解制氢规模日产300吨,年产绿氨规模达60万吨。

6

中国能建辽宁台安县新能源制氢制氨项目

中国能建

辽宁-铁岭

2022年11月

年产5.6万吨电解水制氢、30万吨绿氢制绿氨,总规划投资额108.85亿元。

7

甘肃酒泉风光氢储及氢能综合利用一体化示范工程

中国能建

甘肃-酒泉

2022年12月

绿氢年产量1.7万吨、绿色合成氨年产量3.9万吨以及配套工程,总投资76.25亿元,其中一期规划建设高压气态氢年产7000吨、液氢年产量330吨、合成氨装机2万吨并配套建设风电85兆瓦、光伏130兆瓦,一期投资23亿元。

8

兰州新区氢能产业园项目(一期)

中国能建

甘肃-兰州

2022年8月

项目一期总投资30亿元,主要建设年产2万吨制氢能力和10万标方储氢能力的绿氢供应基地,以年产6万吨绿氨和氢能交通应用为核心的示范应用中心,以年产3000套氢燃料电池系统为核心的氢能装备制造中心等。

9

松原氢能产业园(绿色氢氨一体化)项目

中国能建

吉林-松原

2023年3月

开工项目总投资296亿元,建设新能源发电制氢和绿氢合成氨一体化项目,年产绿色合成氨60万吨;配套建设年产50台套1000Nm3/h碱性电解水装备生产线和4座综合加能站。一期工程投资105亿元,建设20万吨绿氢合成氨,包括:85万千瓦直供电新能源,电化学储能,年产3.7万吨电解水制氢装置、20万吨级低压合成氨装置、空分装置及公辅设施。

10

绿电制氢与年产20万吨绿氨及燃料电池产业研究院一体化示范项目

广东省能源集团

陕西-榆林

2023年2月

投资52.8亿元,拟建设60000m³/h电解水制氢项目、一座500kg/日示范加氢站、20万吨/年绿色合成氨项目、燃料电池产业研究院及电池储能系统制造等多个项目。

11

三一重能乌拉特中旗风光氢储氨一体化示范项目

三一重能

内蒙古-兴安

2023年4月

项目总投资42.7亿元,建设400MW风电、100MW光伏、电化学储能建设40MW/80MWh,年生产绿氢3.6万吨、绿氨15万吨。

12

深能北方鄂托克旗风光制氢一体化合成绿氨项目

深能北方

内蒙古-鄂托克旗

2023年6月

该项目总投资38亿元,新建年产2万吨绿氢电解水制氢站及配套的500兆瓦风力发电场和长约60公里220千瓦输电线路工程;新建5兆瓦离网光伏发电柔性直流制氢科技创新项目;下游新建配套年产15万吨绿氢合成氨装置及加氢加油加气充电桩综合站一座。

13

中煤离网型风光制氢合成绿氨技术示范项目

中煤集团

内蒙古-鄂尔多斯

2023年6月

规划建设50万吨/年离网型风光制氢合成绿氨,项目总投资约245亿元,计划2024年4月开工建设,2026年3月全面投产,规划制氢产能9万吨/年。

14

国能阿拉善高新区百万千瓦风光氢氨+基础设施一体化低碳园区示范项目

国家能源集团

内蒙古-阿拉善

2023年7月

配套14万吨绿氢合成氨项目。该项目总投资50.8225亿元,拟建电解水制氢5.2万Nm3/h,1座空压制氮站,14万吨绿氢制绿氨装置。

15

中核科右前旗风储制氢制氨一体化示范项目

中核集团

内蒙古-科右前旗

2023年7月

该项目总投资45亿元,建设500MW风电、电化学储能50MW/100MWh,储氢27.5万标方,年生产绿氢2.16万吨,下游生产绿氨。

16

远景通辽风光制氢氨醇一体化项目

远景集团

内蒙古-通辽

2023年8月

该项目总投资98.4亿元,计划分三期建设300000Nm³/h电解水制绿氢装置,60万吨/年绿氢制合成氨装置及30万吨/年绿甲醇装置。

17

中船通辽市50万千瓦风电制氢制氨一体化示范项目—制氢制氨项目

中船集团

内蒙古-通辽

2023年9月

总投资20.5亿元,风电场规划总容量50万千瓦,项目年制氢量约2.26万吨,全部用于制氨,年产12.83万吨合成绿氨。

18

张掖绿氢合成氨一体化示范项目

中国能建

甘肃-张掖

2023年9月

项目总投资4.8亿元,建设4000标方每小时电解水制氢站、年产约1.6万吨合成氨工厂以及相关附属设施。

资料来源:观研天下整理

4、SCR、IGBT等关键器件受国家扶持,利好国内制氢电源行业整体规模扩大

SCR、IGBT等关键器件近年来受国家大力扶持,其国产化率提升有望带动制氢电源行业成本下降,整体市场规模不断扩大。根据数据显示,2021年,中国以37%的占比成为全球晶闸管最大的单一市场,2023年晶闸管市场规模超过26亿元,预计2024年有望突破27亿元。

SCR、IGBT等关键器件近年来受国家大力扶持,其国产化率提升有望带动制氢电源行业成本下降,整体市场规模不断扩大。根据数据显示,2021年,中国以37%的占比成为全球晶闸管最大的单一市场,2023年晶闸管市场规模超过26亿元,预计2024年有望突破27亿元。

数据来源:观研天下整理

IGBT是我国重大科技突破专项中的重点扶持项目。《关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知》《关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见》《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》等产业政策为IGBT行业发展提供明确、广阔的市场前景,为企业提供良好的生产经营环境。根据数据显示,2022年,我国IGBT行业产量为3058万只,预计2023年将达到3624万只。

IGBT是我国重大科技突破专项中的重点扶持项目。《关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知》《关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见》《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》等产业政策为IGBT行业发展提供明确、广阔的市场前景,为企业提供良好的生产经营环境。根据数据显示,2022年,我国IGBT行业产量为3058万只,预计2023年将达到3624万只。

数据来源:观研天下整理(WYD)

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