能源界網訊：1月11日，隆基氫能總裁馬軍接受了記者采訪。馬軍客觀分析了目前堿性電解槽技術成熟度，發展方向，發展空間。同時，闡述了隆基氫能電解槽產品如何迭代。以制造端視角，對綠氫行業未來所需創新和突破提出預設，并針對構建健康可持續的產業環境，提出建議和期望。
圖為隆基氫能總裁馬軍
Q：馬總您好，可否簡要介紹下您的氫能從業經歷？
A：我93年左右進入氫能行業工作，期間在蘇州競立擔任過技術員，也分管過生產、銷售、交付，直到公司總經理。2022年，作為總裁加入隆基氫能。
Q：93年到現在，整整30多年，相信您也見證了國內電解槽的發展歷程，能分享下您再次過程中印象深刻的一些里程碑或者故事嗎？
A：總體來說，我從業期間，最大的感受是中國氫能設備在全球范圍內一直保持先進性和領先性，應用于火電、半導體、有色金屬、玻璃等近高端工業領域，這其中主要原因是國內市場需求和應用促進設備研發，創造實踐機會，再反推技術制造進步。
我認為過程中有5個關鍵節點。
90年代中期——中美技術合作
1995年左右，中方憑借全球范圍內的大型化電解槽的研發制造優勢，與美國Teledyne開展雙邊技術合作。彼時，Teledyne僅有42Nm³/h的堿性電解槽，而中國電解槽規格，在市場應用場景需求推動下，已達150Nm³/h, 甚至到96年，200Nm³/h的電解槽也已處于生產建造中。融合美方先進自動控制技術和理念，雙方合作推出規格為130Nm³/h的大型電解槽產品HP130。此次合作的成功，不僅驗證了中國大型電解槽獲得全球市場認可，也使中國制氫設備自動化水平和研制理念更上一層樓。
00年代初——工業裝備應用
2002年前后，四川新光硅業籌建使用中國第一條民用工業多晶硅生產線。最初設計方案擬采用來自海外的幾十臺約30Nm³/h電解槽和生產線技術工藝包。當時我給業主設計院建議，改用具有成熟堿性水電解技術的中國電解槽，因為其具備全面領先性和大型化和自動化多重優勢，可從CAPEX和OPEX角度大幅降低總投資。最終，該項目采用了4臺最大250Nm³/h的國產電解槽，以滿足1000Nm³/h的總需求，使用效果很好，且大大節省了項目投資。
自此，中國多晶硅行業基本全部采用能耗低、安全可靠的國產電解槽設備。此后，國內幾乎所有的重點工程都是采用了我國自主生產的水電解質氫設備。
這個過程中，光伏產業的成本隨著經濟性卓越的中國電解槽應用逐步降低。以往，我們一直強調綠電成本占綠氫制備成本7成左右，降低綠電LCOE可降低綠氫LCOH，其實，通過此案例，我們也看到制氫裝備也反向降低了光伏的成本，2者可以說是相輔相成。
00年代中后期——氫能產業應用
00年代中后期，隨著氫能在全球工業領域興起并備受關注，其不僅作為工業裝備，更作為清潔能源本身開始擴展其應用。2006年6月，中國第一座氫能車制氫加氫站在北京中關村建成，使用2臺150Nm³/h堿性電解槽，并在2008年為北京奧運提供服務。這是我印象中最早電解槽用于氫能行業的典型案例。為今后再建加氫站，如世博會、大運會等項目，起到一個示范作用和指導作用，同時助推了氫能產業的興起。
10年代中后期——離網綠電制綠氫
自2015年起，氫能產業從業者就堅定了為行業本身而奮斗的決心。氫能作為重要的二次能源被廣泛認知，用綠電來生產綠氫的電解槽裝備繼續向大型化發展。直至今日，國產電解槽依然稱雄世界，其規格也從250Nm³/h，擴展到500Nm³/h，2017年研制出現今依然占據主流地位的1000Nm³/h，而單臺1000Nm³/h作為行業首創，也逐步成為全球半數以上氫能項目的標配產品主力主力機型，并保持了全球領先的經濟性。
2018年，中國已經是世界范圍內較早開始研究和布局離網綠電制綠氫技術和場景的國家，“綠電+綠氫”模式也初見雛形。我個人也有幸在此期間，作為堿槽制造企業總經理和課題項目負責人，參與了國家科技部重點研發計劃，也體現了氫能已被列入國家戰略層面規劃。早在2009年，我參與到國家973計劃，當時為非并網也就是離網制氫研究提供小型電解槽設備，獲得初步科研成果。在此基礎上，2018年這個課題項目歸屬于大規模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范，主要通過離網運行驗證適應大規模風光制氫場景，聚焦寬功率波動電解水制氫關鍵技術和設備研制。當時項目應用的是1200Nm³/h，電流密度≥4000A/㎡的堿槽。
隨著中國堿性電解槽技術飛速發展和廣泛應用，海外企業看重氫能市場巨大潛力，紛紛入局。2019年，歐洲約翰·考克利爾集團調研了全球幾乎所有電解槽廠家，最終，在與歐美等國家的競爭下，中國企業憑借先進技術制造能力和卓越的經濟性脫穎而出，考克利爾推出在中國的合資公司，同時，考克利爾也擁有了其歷史上在中國的第一個制氫設備工廠。
以上所說，都是中國堿性電解水制氫設備，不斷開拓，不斷研發，從大型設備的研發到適合綠電綠氫的場景能力的發展過程，同時也是代表著中國堿性水電解制氫設備是在全球領先的，既有領先的基礎，又能符合未來綠電綠氫場景。
20年代——安全可靠靈活
國產設備全球領先，除了上述技術基礎，還有一個重要原因是其安全性、可靠性和靈活性。我們工業領域的客戶從80年代90年前后，就開始大量的國產設備，那么為了適應盡可能多的利用谷電來降低成本。幾乎所有的客戶都把運行機制設定為谷電或平電啟動，峰電停機，每日一到多次啟停，周而復始。我們的電解槽可停機保溫保壓，實現開機快速啟動調負荷，數分鐘內啟動到滿負荷。電解槽研制設計之初，就已將此運行機制考慮在內，并據此決策材料選用和結構設計等關鍵環節，充分適配和滿足場景靈活需求。
從過去的二三十年的運行狀況來看，中國堿性電解槽完全能夠適應這種一日頻繁啟停的運行狀態。最初設定大修周期為10年，但是實際根據客戶反饋，很多項目堿槽20年無大修，一直用這種狀態運行，最長的一個27年無大修，即從1994年到2021年，這個項目最初是我本人去廣州調試的，2021年因用氫工藝改變才停止運行，否則可能還可以繼續使用。這樣遠遠超越了行業對于我國堿槽安全可靠耐用程度的預期。
Q：感謝您的分享，聽您豐富和精彩的講述，我們感受到中國堿性制氫裝備發展歷程也是中國氫能從業者奮斗的歷史，回顧30年國產設備的成果，這令人振奮和期冀。您作為專業資深的技術和行業專家，可否進一步地為我們闡釋下，具體在哪些方面，比如技術，工藝，材料等，有怎樣的演變，以及其背后的原因是什么，未來會有怎么樣的發展趨勢呢？
A：我認為中國堿性電解槽核心材料及技術發展歷程大概經歷3個階段。
第一階段：引進與優化
20世紀50年代至70年代，我國從蘇聯、日本等國引進了堿性電解槽技術，并進行了優化，主要用于化工、冶金等行業的工業制氫。這一階段的堿性電解槽以石棉隔膜、鎳網電極為主，單槽產氫量較小，能耗較高。
第二階段：自主創新與突破
20世紀70年代至90年代，受冶金行業和電子行業的需求驅動，我國開始自主研發堿性電解槽技術，開發出中壓電解槽，結合優化的墊片進一步提升電解槽安全性，同時堿性制氫行業在這個階段開發并取得了一系列重要成果，如開發出聚苯硫醚(PPS)隔膜、鎳基合金電極、雙極板結構等，顯著提高了堿性電解槽的產氫量、效率和穩定性。這一階段的堿性電解槽以拉桿式圓柱形結構為主，單槽產氫量達到200 Nm³/h以上，直流電耗降低到4.8 kWh/Nm³以下。
第三階段：規模化與產業化
21世紀初至今，我國在堿性電解槽技術上繼續深入研究和創新，并加快了規模化生產和應用的步伐，主要用于可再生能源電解水制氫項目。這一階段的由氯堿工業而來的新的方形疊片式結構堿性電解槽開始出現，傳統結構的電解槽也被不斷做大，單槽產氫量達到2000 Nm³/h以上，直流電耗降低到4.2 kWh/Nm³以下，設備設計壽命20年以上。
堿性電解槽技術的不斷提升及其發展歷程與隔膜技術的進步密切相關。從早期的石棉隔膜到PPS隔膜到現代的復合隔膜，堿性電解水隔膜經歷了不斷的改進與創新。石棉隔膜，以其穩定的性能和低成本在早期得到了廣泛應用。隨著生產技術的提高和對環境保護的日益重視，石棉隔膜溶脹嚴重以及對人體傷害較大的缺點逐漸暴露出來。我國在2016年左右開始大量使用PPS隔膜替代石棉隔膜，因PPS隔膜能夠提供一定的物理支撐作用，同時PPS隔膜具有耐熱性能優異、機械強度高、電性能優良的特點，成為堿性電解水制氫設備隔膜的主流選擇。現如今結合了多種材料優點的復合隔膜逐漸在行業中興起，進一步提高了隔膜的性能，復合隔膜不僅保持了PPS隔膜優良性能，還提高氣體分離效率和機械性能、降低電阻。隔膜作為決定電解槽性能的最核心零部件之一，在綠氫項目中堿性電解槽使用復合隔膜，可有效實現降低能耗并保證運行安全。
堿性電解槽單位能耗的進一步降低與電極技術的進步密切相關。在堿性電解槽探索階段，設備主要使用鎳、鐵等金屬電極。此類電極具有較高的電導率和穩定性，但電流效率較低，產物純度也不夠高。隨著技術進步，業界通過調節金屬電極形狀、尺寸、結構的方式對其進行優化。本階段衍生出通過噴涂法制備的多孔電極，該方法最為經典，且沿用至今。現階段，研究人員結合納米技術、復合材料等手段進行電極開發，例如通過材料設計使各組分性能互補的復合電極、通過合金化提升材料固有活性的合金電極等。這些創新為制氫技術的發展注入了新的活力，推動了整個行業的進步和發展。
壽命方面，以隆基氫能為例，采用先進模塊化設計、優化電解液流場，先進的電極材料和優良的隔膜材料及科學先進的裝配工藝保證堿性電解槽安全運行25年以上。中國電解槽設計本質安全、運行安全可靠、材料性能優越，裝配技術可靠。
另外，我前面也講到，中國電解槽能充分適配可再生能源波動，采用最靈活和經濟的運行策略。綠電制氫面臨的最大難點是電力波動范圍大、波動頻率高且隨機性強。如何實現能量的智能控制和調度，是綠電制氫項目的技術核心。隆基氫能電解制氫系統氫氧純度、液位、壓力、溫度、流量等工藝參數均設置嚴格的報警、聯鎖值，有效防止安全事故的發生，實現一鍵啟停，對風光可再生能源電力波動的瞬時響應速度可達2%/s。隆基氫能自主研發的EMS智慧能量管理系統，可以充分適應電力的波動性，動態調整分組響應的輪值策略仿真模擬，對比不同系統運行策略。最終得出基于穩定性、可靠性、經濟性、連續性，同時充分考慮能效和壽命情況的解決方案。通過源測監測、優化調度、負荷調節達到能源系統的高效利用，對大部分應用場景下出于整體經濟性最優原則的最佳運行范圍，構建安全可靠、平穩運行的能量調度控制系統。
目前，我國已經掌握了堿性電解槽的核心技術，并有多家企業實現了產業化，在國內外市場上占有較大的份額，本質安全可靠，運行安全可靠、技術領先。隨著市場需求的增加和技術的進步，堿性電解槽正處于快速發展的階段。不斷改進和創新的技術將推動堿性電解槽的性能和效率提升，為清潔能源和化工工業帶來更多的機會和應用。通過加強產學研合作，我們有理由相信我國的堿性電解槽在未來會發揮更重要的作用，為可持續發展做出更大的貢獻。
Q：您的回答非常詳實。大家都知道隆基是光伏龍頭企業，近年來，也一直致力于“綠電+綠氫”的解決方案，那就隆基本身而言，電解槽設備是如何更新迭代的呢？
A：目前，隆基氫能產品包含中石化應用的Lyh-1000, 以及本年度新發LonGi ALK Hi1系列和G系列，和“綠電+綠氫”系統解決方案。
相較于Lyh-1000, Hi1系列產品的主要優勢在于電流密度提升，能耗降低。在電流密度與原產品同樣的情況下，Hi1 1000 能耗≤4.3 KWh/Nm³，Hi1 Plus 1000 能耗≤4.1 KWh/Nm³，主要通過運用高效的隔膜材料、電極材料降低過電勢，以及優化堿液流道和小室內部流場來降小室內阻，共同提升產品性能。從OPEX方向降低制氫成本，制氫直流電耗每降低0.1kWh/Nm³，根據系統利用小時數的不同，可以使制氫LCOH降低1.8%-2.2%，相當于降低了制氫設備初始投資的10%到25%。
到LonGi ALK G系列產品，為適配用氫需求大的化工、冶金、煉化等工業領域，隆基氫能產品實現單槽產量新高。提高單體產氫量、電解槽大型化也可以降低廠房初始投資，目前市場上從Hi1的主流電解槽1000Nm³/h規格，逐步向2000-3000Nm³/h發展，LonGi ALK G可以滿足各規格需求，ALK G系列產品標準化、集約化、模塊化，產氫量1200Nm³/h、1500Nm³/h、2000Nm³/h、3000Nm³/h，更大單體產氫量可節約項目占地面積30%以上，從CAPEX角度降本20%，牢牢占據國內大型電解槽技術的制高點。
“綠電+綠氫”系統解決方案，基于電解槽制氫設備，可以將新能源、電力電子、儲能、化工、自動控制等多個專業進行系統集成，提供包括安全可靠、低LCOH的綠電綠氫項目設計、全生命周期經濟性測算、系統穩態/暫態仿真驗證、高效可靠的全鏈條產品供應等全生命周期服務，尤其針對性充分適配可再生能源波動性。
Q：剛才我們回顧了歷史，迄今為止，以隆基氫能為代表的綠氫制備設備企業，已經取得了顯著的成果，也有大量項目應用案例，我們看到市場需求和應用也在逐步增長，前景一片向好。但是，事物發展有其客觀規律，有創新才會有進步，隆基一直堅持“穩健可靠，科技引領”，那您認為目前制氫行業需要哪些創新和突破？
A：目前，我們認為綠氫制備的行業痛點主要存在于降低LCOH和電解槽系統大型化、規模化、標準化。
類別光伏LCOE(單位發電成本)，LCOH單位制氫成本由運營成本OPEX和初始投資成本CAPEX構成，低電耗產品解決OPEX的問題，而單槽大型化，可以有效降低CAPEX。同時，產品獲得多項國際權威認證，如TUV, DERKE, DNV, 按照GB 32311-2015達到制氫系統一級能效。
隨著大型綠氫項目在國內的成功示范運營，堿性電解水制氫技術完成了商業化進程，產業鏈發展日益成熟，全球市場對大電解槽的需求十分明確，大型化可直接減少制氫裝備和土建工程成本，大大降低初始投資;規模化可平攤成本標準化;標準化可以使資源配置更有序，效率更高。
如您所說，全球我們都有運營或戰略合作的成功案例。舉幾個例子，2022年5月，隆基氫能成功中標全球首個萬噸級綠氫示范項目。2023年4月，隆基氫能以第一名的優異成績成功中標全球最大的綠色合成氨項目，市場份額近4成。2023年6月，隆基氫能與興國鑄業簽署戰略合作協議，共同建設“30萬m³/d可再生能源電解水制氫——450m³高爐富氫冶煉”工業化應用示范項目。同時，在印度、澳洲、歐洲、美洲等區域都有項目開展或戰略合作。我們相信未來隨著產業互聯，資源共享，堅持科技創新和突破，隆基可以繼續為綠氫行業，為可持續綠色能源轉型貢獻力量。
Q：非常感謝您以上的回答和分享。最后一個問題，對于構建健康可持續的產業環境，您有哪些建議和希望呢？
A：我們建議和呼吁從以下幾方面著手：
① 政府政策支持標準規劃發布
全產業鏈各環節，從用能端、制造端、政府、產業研究、協會、金融等機構推動政府政策支持標準規劃發布，提高綠氫在工業脫碳中應用和價值。
② 支持示范項目落地
隆基將積極參與各工業領域項目，助力推動國家級大型綠氫“領跑者”示范基地，推廣先進產品技術，打通產業鏈實現“制儲輸用”一體化。
③ 去貿易壁壘的全球化合作
中國堿性電解槽發展基礎好，過去40年的應用案例遙遙領先，近10年的技術創新成果斐然。用中國的堿性電解槽制備綠氫成本更低、收益更高、也能有力支持全球綠氫成本的不斷下降。目前中國電解槽出海也面臨問題：海外客戶擔心使用中國電解槽更難獲取政府補貼;歐美相對缺乏使用中國堿性電解槽的案例，對產品性能不了解;認證標準存在差異。我們呼吁全球行業伙伴資源共享，優勢互補，緊密協作，避免走入片面和短視的發展誤區，而阻礙了行業長期的良性發展。
④ 健康網路環境
近期，國內外一些媒體，對中國堿性電解槽技術和運營情況提出質疑。但是，目前來看，這些質疑存在不客觀、片面、不專業的現象。一直以來，我們秉承“以客戶為中心”的理念，積極聽取市場反饋和各方聲音，但是，對于一些不客觀的信息輿論，我們深感遺憾，也堅定了用實踐和科技創新。不嚴謹的信息傳播，可能對新興產業造成誤導，對市場造成干擾，更甚者，阻礙產業發展和國際合作。在此，我們呼吁全球氫能投資者宜理性看待，同時面向“綠電+綠氫”可再生能源應用模式，創新剛剛開始，不必因嘖廢食，請適當給予行業試錯和探索機會，營造積極健康的網絡環境。
