近年来，国内绿氢产业发展势头良好，绿氢项目持续落地，如何让绿电制氢项目经济高效、安全可靠成为行业最热门的话题。针对电氢耦合项目面临的实际问题，一些电解水制氢设备企业开始从提供单一的电解槽产品转向提供制氢一体化解决方案。
高工氢电调研发现，尽管各家企业提供的制氢一体化解决方案不尽相同，但是他们的方案中都突出软硬件高度集成、智能化全流程效益管理等特点。制氢一体化解决方案到底能解决哪些问题？随着绿氢产业的快速发展，制氢一体化解决方案会成为电解槽企业对付竞争的新砝码？
电氢耦合难题催生一体化解决方案
根据高工氢电产业研究所（GGII）统计，截至2024年6月，国内电解水制氢示范项目在建及规划总装机75GW，在建及规划绿氢项目超74GW/（555万吨）。绿氢项目占比达99%，其中风光耦合制氢占比约70%。
尽管目前风光耦合制氢项目投建有很多，不过，由于行业处在发展初期，风、光大规模制氢普遍面临两大难题：一是电氢耦合困难，风光发电的波动性与制氢化工的安全性难以统一；二是大标方碱性电解槽存在氢氧互串、难以低负荷运行、能耗普遍偏高等。
这些问题具体到建设项目中，首先是由于制氢电力来源的不同，制氢系统与电力系统结合的策略会有差别。电解水制氢项目的电力来源分为并网电和离网电，由于并网电价较高，制氢的经济性不强，同时也不符合绿色发展方向，因此目前在建项目更偏向于用离网电制氢。
离网电力的来源又可分为光伏发电和风力发电。光伏受日照影响，每天各个时间段发出的电力并不均匀，风力发电则受到风力的大小，发电量持续波动。因此，风光耦合制氢项目在建设时，必须要考虑这种可再生能源电力的波动性与电解槽负荷的关系。
此外，由于制氢项目的氢气供应给下游时，如果是合成氨或是合成甲醇，由于化工合成对供氢流量需求大且需要稳定供给，这对电解槽性能和单机制氢量要求很高。目前国内已在运行的大标方电解槽没有经历长时间的性能验证，在低负荷实际运行中不仅产氢量有限，而且易出现单槽出氢和出氧量不一致的情况，氢氧在电解槽中互串存在安全风险。
目前的大型绿氢制氢项目缺乏规模化可借鉴工程案例及规模化项目经验，而且多数项目在建设时存在制氢电源、电解槽系统和控制系统分开招标的情况，这可能导致未来项目建成后，一旦设备运行出现问题，设备提供商对自身领域以外的业务了解不足，在问题尚不明确的情况下，会互相推卸责任。
面对电氢耦合难题，一些电解水制氢设备企业为绿氢项目拿出了一整套集电气系统、制氢系统、控制系统、辅助系统于一体的制氢方案。通过优化源网荷（氢）储能量管理策略和多台电解槽协调运行策略，实现制氢系统与风、光、储、网等多种能源形式及多种应用场景的柔性融合，可适用于工业、电力、交通等不同的应用场景，使大规模制绿氢更经济、更高效、更安全、更可靠。
一体化解决方案比拼愈发激烈
目前，国内阳光氢能、国氢科技、中车株洲所、融科氢能、天合元氢、台达电子等企业都已推出了制氢一体化解决方案。其中，阳光氢能、中车株洲所、融科氢能、台达电子等企业基于自研技术分别推出了柔性制氢系统解决方案；国氢科技基于“氢涌”数智化平台和“氢涌”自主化装备推出了“氢涌智氢岛”一体化解决方案；天合元氢基于在大基地多场景解决方案上的经验，推出了光储氢一体化解决方案。
据阳光氢能营销中心解决方案区域总监龙翔飞介绍，阳光氢能柔性制氢系统解决方案是基于柔性组网技术、电力电子技术、电化学技术、过程控制技术、能量管理技术、集群控制技术六大核心技术于一体的系统解决方案，可通过分析风光等可再生能源电网出力数据合理匹配制氢规模，并可提供PEM电解槽与碱性电解槽联合运行方案。
基于自研的智慧氢能管理系统，可根据风光发电功率预测，实现宽波动可再生能源发电功率与制氢负荷的动态平衡调节，做到变负荷制氢，并可实现制电解槽集群控制提高系统运行效率，还可实现制氢场站运行管控优化及制氢站智能诊断与运维管理。
为了解决企业对电解水设备特性与风光电特性融合认识不足的问题，阳光氢能搭建了20MW电解水制氢实证基地，布局了PWM制氢电源测试区、光伏离网柔性制氢系统示范实验平台、碱性制氢系统测试平台、PEM制氢系统测试平台、4对1集群控制实证平台、中央控制室等功能区。能够满足4000Nm/h柔性制氢系统测试、电氢耦合技术实证等需求，实现材料评价、性能测试、系统实证、用户培训等功能。目前，实证基地已运行1万多个小时，取得大量实验数据，为柔性制氢技术开发与产品迭代提供了有力支撑。
龙翔飞表示，阳光氢能柔性制氢系统解决方案，不仅实现了整个制氢系统的高效、智慧、安全，而且一体式采购也能降低项目业主方的采购成本，提升制氢项目经济型。目前阳光氢能共中标了数十个大型绿氢示范项目，通过这些项目，阳光氢能进行了绿氢合成氨醇、船舶加氢、氢基化工等应用实践，公司柔性制氢系统解决方案在绿氢项目应用中广受好评。
在柔性制氢一体化解决方案上，中车株洲所推出五大核心装备：场站能量调度中心EMS、制氢装备监控中枢DCS、全控型IGBT电源、宽功率调节型电解槽及分离纯化装置。同时，自主开发了柔性风光制氢仿真系统，可开展“交/直流耦合离网制氢仿真设计”服务，为高效制氢提供最优解；面向交直流、并离网等多种新能源制氢场景，可为客户提供“柔性制氢系统解决方案优化”服务。
融科氢能CEO潘厚朴在2024（第六届）高工氢电产业大会上表示，柔性直流离网PEM制氢具有一定的经济性，完全能够助力绿氢产业的规模化发展。融科氢能目前针对新疆、内蒙古、甘肃、青海西北区域的可再生能源采用柔性直流离网PEM制氢，高纯绿氢成本控制在20元/公斤以内，资金本内部投资收益率可达6.5%，满足项目投资的相关经济指标要求。
国氢科技的“氢涌智氢岛”一体化解决方案融合自主化软硬件集成、数智化整岛运行、集约化效益管理等特点，兼具“更经济、更高效、更安全、更可靠”多项优势。在实际项目案例中，氢涌智氢岛方案优化结果显示，可将单位制氢成本降低4.2%。
天合元氢的“光储氢”一体化解决方案，基于未来绿电消纳场景的实际应用做长远战略规划，定制化推出更加智能化、数字化、一体化的解决方案，为工业领域低碳转型及绿电消纳提供安全可靠的光储氢系统设备。
绿氢市场的快速发展给电解槽装备企业带来了机遇，然而随着新玩家纷纷涌入该领域，电解槽市场竞争日趋激烈。一位业内人士表示，国内现有众多碱性电解槽厂家面临同质化困境，电解槽发展方向、核心零部件以及电解槽性能同质化越来越严重，价格也变得越来越透明。电解水制氢设备企业推出制氢一体化解决方案，不仅有利于解决绿电制氢过程中存在的技术问题，推动绿氢产业发展。同时，也有利于这些企业挖掘更多市场机遇，避免陷入价格恶性竞争。
