在应对全球能源安全和气候平均状态随时间的变化两大挑战的背景下，全力发展清洁能源已成为国际社会的广泛共识。当前，我国正在积极地推进“双碳”战略，深入推动能源革命，清洁能源占比明显提升。清洁能源装备作为清洁能源的载体，将在能源革命中发挥及其重要的作用。那么，我国清洁能源装备产业现状如何，面临哪些挑战和机遇？本版试作探讨，敬请关注。

  冲击式轮机、重型燃气轮机、飞轮储能、气体绝缘环网柜、液冷超充……这些听起来极具科幻色彩的机器又被称为清洁能源装备，它们或许将定义能源的未来。

  清洁能源装备是指发电不排放污染物、能够直接用来生产生活的能源装备，是绿色能源技术的载体。多个方面数据显示，2022年，全球清洁能源装备产业规模持续扩大，达3068.8亿美元，增长率为8.6%。能够准确的看出，清洁能源装备在全世界内发展十分迅猛。

  对于我国来说，国家政策、市场需求和技术创新的一同推动，助力清洁能源装备产业不断壮大。2022年，我国清洁能源装备产业规模达到7443.2亿元，比上年增长9.7%。未来，清洁能源装备产业的持续高水平质量的发展将为实现“双碳”目标作出更大贡献。

  清洁能源装备是装备制造业的重要组成部分，对于贯彻落实国家能源发展的策略、构建新型能源体系、实现碳达峰碳中和目标具备极其重大意义。在顶层设计的助推下，我国以风电、核电等为代表的清洁能源装备产业实现了跨越式发展，取得了显著成就。其中，光伏装备产业发展较为成熟，已拥有较为完善的产业链和国际领先的技术水平；陆上风能装备技术较为先进，海上风能装备技术仍需多路突破；氢能装备、海洋能装备技术水准不断提高。

  从发电量结构看，2022年，清洁能源占全国发电量的33.5%，水电、风电、太阳能发电占比分别为15.3%、8.6%、4.8%；从全国电力装机结构看，截至2022年，全国清洁能源装机容量占整体比重达49.6%，其中，水电、风电、光伏、核电的装机容量分别占整体的16.1%、14.3%、15.3%和2.2%。

  这些数据也从侧面说明了我国清洁能源装备产业规模持续稳步扩大。据有关部门统计，2022年，全国清洁能源装备累计装机容量约 12.2亿千瓦，较上年提高约20%；发电量占比稳定提升，累计发电约3万亿千瓦时，较上年提高约 1.5个百分点。我国水电、风电、光伏发电装机规模连续多年稳居世界首位，核电发电量创历史新高。

  量的升级固然可观，质的飞跃更加耀眼。在技术能力方面，我国清洁能源装备也有显著提升。近年来，“华龙一号”核电机组实现商业运行、国内首台150兆瓦级大型冲击式转轮成功投运、16兆瓦海上风电机组完成吊装、首座深远海浮式风电平台成功并网投产、光伏发电技术快速迭代、多次刷新电池转换效率世界纪录，有力支撑了一批重大清洁能源项目建设。

  从产业链角度来看，目前我国已建成相对完善的清洁能源装备产业链供应链体系，在东北、西北、东部沿海、成渝等地区培育了一批高水平装备研发制造基地，形成了以哈尔滨电气、东方电气、上海电气、金风科技、隆基绿能等为代表的一批具有全球竞争力的一流能源装备企业，产业链竞争力不断提升。

  “十四五”及以后一段时期，全球能源将加速向低碳、零碳方向演进，水能、核能、风能、太阳能等清洁能源将慢慢成长为应对气候平均状态随时间的变化、支撑经济社会持续健康发展的主力能源。根据我们国家能源产业高质量发展规划，“十四五”期间全国清洁能源新增装机容量将超过7亿千瓦，其中预计新增水电装机容量8600万千瓦、风电装机容量2.1亿千瓦、光伏发电装机容量3.3亿千瓦，直接拉动清洁能源装备市场需求扩大到2万亿元以上，为清洁能源装备产业高质量发展提供了广阔空间和巨大市场。

  作为清洁能源开发利用的物质和技术基础，清洁能源装备发展正处于重要战略机遇期，同时也面临着巨大挑战。

  技术壁垒和竞争是清洁能源装备发展要解决的最要紧的麻烦。清洁能源装备产业技术方面的要求较高，涉及多个领域的综合应用。新技术的研发和应用需要跨越电力、机械、材料、控制等多个学科领域，因此就需要打破不同学科之间的技术壁垒。清洁能源装备产业的投资规模较大且周期较长，投资的不确定性和风险相比来说较高，未来可能会影响投资者的信心和意愿。国际市场不确定性因素增加，能源技术开发与合作、能源市场开拓都面临较大的不确定性。因此，要激发清洁能源装备产业的发展的潜在能力，还需在政策和制度层面进行全方位、多维度的努力。

  首先，要一直在优化清洁能源装备产业体系。目前我国光伏装备和风电装备技术较为成熟，二者产业规模总和占清洁能源装备产业比重超80%，氢能装备仍在发展初期，地热能装备、生物质能装备、海洋能装备等技术较为滞后，总体占比较小。积极优化我国清洁能源装备产业体系可有效激发多种细分产业潜力。

  其次，应构建完备的清洁能源装备产业链供应链体系。我国清洁能源装备产业链较为完善，但部分环节仍较为薄弱，应依据清洁能源装备产业基础、特点和长短板，统筹对清洁能源装备产业链上下游进行布局，对供应链前后端进行规划，构建配套完善的产业链。

  最后，要加大创新研发力度，突破清洁能源装备产业关键零部件和关键技术。围绕清洁能源装备的发展重点和重大需求，加强基础研发，超前部署前沿技术，加快引领性、颠覆性技术突破，注重产学研用深层次地融合，共建具有共性研发技术、试验检验、产品检验测试等一系列功能的创新平台，注重协同创新，加快重大技术攻关突破，加速研发成果转换，在市场上以技术为核心形成竞争优势。

  清洁能源装备是指发电不排放污染物、能够直接用来生产生活的能源装备，是绿色能源技术的载体，是为能源工业提供技术装备的战略性、基础性、朝阳性产业，是装备制造业的重要组成部分。

  按照《绿色产业指导目录（2023年版）》划分：新能源与清洁能源装备制造包括风力发电装备制造、太阳能发电装备制造、生物质能利用装备制造、水力发电和抽水蓄能装备制造、核电装备制造、燃气轮机装备制造、地热能开发利用装备制造、海洋能开发利用装备制造、非常规油气勘查开采装备制造、海洋油气开采装备制造、新型储能装备制造、燃料电池装备制造、氢能“制储输用”全链条装备制造、智能电网产品和装备制造。

  按照能源产业链生态圈划分，清洁能源装备包括“源、网、荷、储”四个方面。“源”包括水电装备、风电装备、核电装备、燃气轮机、太阳能发电装备、生物质发电装备、地热能装备、海洋能装备、燃料电池、清洁高效燃煤发电装备等；“网”包括特高压输变配电装备、智能电网装备、能源互联网装备等；“荷”包括工业节能装备、电能替代装备、充换电装备、新能源交通装备、智能家电等；“储”包括电化学储能装备、机械储能装备、氢气储能装备、热储能装备、压缩空气储能装备等。

  日前，华南地区新建加油、制氢加氢一体综合能源站项目花落石化机械。这是石化机械首次中标制氢加氢一体站EPC项目，主要涉及240标准立方米/小时制氢橇等设备。石化机械将从图纸设计、材料采购、施工建设、投产试运行到竣工验收，提供“一条龙”服务。

  近年来，锚定氢能装备，石化机械聚焦进口件替代和“卡脖子”技术攻关，依托超高压结构技术、超高硬材料技术、超高能控制技术、超高精制造技术为核心的科学技术创新体系，开展氢能装备基础应用研究，系统构建研发体系，优先在加氢、制氢和输氢领域，研制出系列氢气压缩机、加氢站成套装备、制氢成套装备、氢能智能管理与安全系统、输氢钢管等，突破高压临氢材料、高压无油动密封、大流量低冲击电液控制等关键核心技术，取得相关专利50余件。

  如今，石化机械作为中国石化氢能装备制造基地，已成为国内少数同时具备制氢、加氢装备研制能力的企业之一，可为客户提供高质量氢能装备和一体化解决方案，在氢能装备新赛道上跑出了“加速度”。

  加氢站是规模发展氢能交通的基础设施，加氢站建设离不开加氢装备的支撑。围绕加氢站关键设备研制，石化机械逐项攻关，以技术优势助力加氢站网络建设。

  氢具有特殊的原子结构和化学性质，这使其在许多领域有着重要应用价值，但也给氢能装备研制带来了不小的难度。“氢脆”，就是一项世界级难题：溶于钢中的氢聚合为氢分子，造成应力集中，导致材料脆化开裂。针对高压高温氢环境下金属材料“氢脆”的问题，石化机械构建了金属材料抗氢脆试验和评价方法，开发了高压氢环境下高强度特种合金及其处理工艺，建立了从22~90兆帕之间4种压力能级临氢材料选用规范，为加氢装备研制和安全运行提供了依据。

  氢气压缩机是加氢站的核心设备，可将氢气从低压提升到高压，满足燃料电池汽车使用需求，分为液驱式、隔膜式和离子液式。其中，国内离子液式压缩机技术目前尚不成熟。

  在液驱式氢气压缩机开发上，石化机械采用一机双压、压比动态调节等设计，攻克了大流量低冲击可控压比电液控制、高压无油动密封、宽工况气阀设计等技术，自主研发的国内首台加氢站用90兆帕液驱式氢气压缩机完成了极限工况性能测试，装备稳定可靠。在隔膜式氢气压缩机研发上，该公司破解了膜腔型线优化设计、高效率补油溢油系统模块设计等难题，开发出22兆帕、1700标准立方米/小时、70%容积效率的隔膜式氢气压缩机，助力万方级规模供氢中心建设，并支撑了向更高压力等级供氢充装工艺前瞻性技术研究。

  加氢机用于氢气加注服务，配套压力传感器、温度传感器、计量、取气优先控制和安全保护装置等。目前，石化机械已成功研制出35兆帕双枪双计量、双枪单计量、单枪单计量等多种型号加氢机，可严控温升和加注流速，平均加注速率达到每分钟2千克以上。

  站控系统是加氢站的“大脑”。通过应用扩展，石化机械集合工艺控制、数据采集、状态监控、报警联锁和交易报表等功能，载有设备控制、计费管理、视频监控和火气系统，成功将SOFElink数智平台接入加氢站，可实现全天候装备状态监测、作业远程支持、故障告警、远程运维、预测诊断等微服务。

  苦心攻关换来累累硕果。如今，石化机械已配套研制出系列化氢气压缩机、加氢机、卸氢柱、顺序控制盘、站控系统等关键组成，并在武汉建成两座加氢站，其中一座被列为示范站。

  “8月14日，我们研制的PEM（质子交换膜）制氢及燃料电池设备系统正式产出氢气，截至目前运行平稳。”据相关研究人员介绍，石化机械自主设计的PEM制氢系统具有氢气纯度高、响应速度快、能耗低等特点。这是该公司在制氢装备领域取得的又一个新突破。

  制氢是氢能产业链的最前端环节，也是氢能战略地图上的必争之地。电解水制氢作为最清洁的制氢技术和储能形式，相关装备研发也非常关注。依托内蒙古乌兰察布绿氢制备等项目，石化机械加快制氢装备关键核心技术与主要部件攻关，“双管齐下”，同时开展碱水制氢和PEM制氢装备的装配调试工作。在建立全过程安全风险评价体系的基础上，该公司创造性开展装备集成、气密试验、功能调试和性能测试等关键工作，成功实现了高纯度氢气连续稳定产出。经第三方机构检测，氢气纯度符合燃料电池用氢国家标准，满足燃料电池用氢要求。

  电解槽作为可再次生产的能源大规模制氢的关键装备，在制氢系统总成本中的占比近50%，是攻关的重点。针对电解槽气液两相流场均匀性问题，石化机械通过技术合作，设计方形电解槽，并优化流道结构，研制出的2.5兆瓦级橇装式碱水制氢系统可满足绿电制氢规模发展需求，额定产氢量达500标准立方米/小时，具有直流电耗低、插片式带压设计易维护等优势，可应用于制氢中心及制氢加氢一体站。

  目前，在加氢、制氢、输氢领域，石化机械已“全面开花”，具备了为客户提供加氢站、制氢加氢一体化、大排量充装、兆瓦级PEM制氢、绿电碱水制氢、车载供氢系统等解决方案的综合服务能力。今年以来，该公司多种氢能装备投放市场，订单量同比明显地增长，不仅参与了“西氢东送”项目输氢钢管的合作研发，而且完成了3种规格输氢管试制，再一次在新领域树起了“金招牌”。

  “今后，我们将继续扛好‘智造大国重器、服务能源发展’的职责使命，以高端化、智能化、绿色化为方向，走好氢能装备专精特新发展之路，打造自主可控、存在竞争力的中国石化氢能装备制造基地。同时，我们按照每个客户需求，结合实际运营条件，配置氢能装备产品，争做高品质质量氢能装备供货商和一体化解决方案提供商。”石化机械氢能装备分公司总经理潘灵永说。

  武汉群力综合加能站由石化机械提供全套加氢设备，日加氢能力500千克，可满足40余辆氢能公交车的需求，一辆车加满氢仅需4分钟。陈艺婷 摄