光伏水電解制氫是將太陽(yáng)能發(fā)電和電解水制氫組合成系統的技術(shù),并且有著(zhù)40年的發(fā)展歷史,被看作是最有前景的制氫方法之一。
光伏發(fā)電制氫主要利用光伏發(fā)電系統所發(fā)直流電直接供應制氫站制氫。光伏直流發(fā)電系統相比傳統電站減少了逆變和升壓的過(guò)程,主要設備設施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎、接地裝置等,光伏組件可根據制氫站輸入電壓和電流要求進(jìn)行串、并連配置,從而提高系統效率。
電解水制氫目前技術(shù)成熟、設備簡(jiǎn)單,運行和管理較為方便,制取氫氣純度較高,無(wú)污染。
然而,高昂的耗電成本是大多數企業(yè)刻意回避水電解制氫的重要原因,但是隨著(zhù)大規模光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及逐漸低廉的電價(jià),現如今多數地區維持在0.29元/千瓦時(shí)左右。
并且,根據網(wǎng)絡(luò )上的不完全統計顯示,截至目前,全國處于籌備或建設中的“綠氫”項目已達30個(gè)。其中,超過(guò)20個(gè)項目選擇“光伏+氫”這一技術(shù)路線(xiàn)。
隨著(zhù)一批批項目的落地,光伏裝機規模的持續擴張以及發(fā)電成本的進(jìn)一步下降,預計未來(lái)光伏制氫將進(jìn)一步下降,進(jìn)入發(fā)展正循環(huán)。
據萬(wàn)聯(lián)證券預測,到2025年,光伏系統度電成本將下降至0.22元/千瓦時(shí),在光資源充沛的區域,光伏制氫電力成本有望達到0.15元/千瓦時(shí),帶動(dòng)制氫成本持續降低,擴大產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。
并且目前,部分企業(yè)已經(jīng)宣布可以實(shí)現全離網(wǎng)光伏制氫,實(shí)現燃料電池用氫氣發(fā)電并網(wǎng)、光、儲、網(wǎng)多模式混合制氫系統,綜合能量管理策略實(shí)現,提升制氫設備利用率、堿性電解槽低功率運行數據收集,探究弱功率下,堿液電解槽的適配性能、智能監控系統,實(shí)現光伏制氫系統無(wú)人值守等。
相信不久光伏制氫的用電成本就會(huì )被限制在用戶(hù)可接受的范圍內,使光伏制氫成本低于傳統天然氣/煤制氫。而大規模的光伏制氫必將成為了商用制氫的首選。
“綠色氫氣”作為實(shí)現氣候目標的新興領(lǐng)域,正成為行業(yè)焦點(diǎn)。國際能源署(IEA)署長(cháng)法提赫?比羅爾表示,當前全球原油經(jīng)濟大幅震蕩,“綠色氫氣”正在迎來(lái)“屬于它的時(shí)代”。
作為新興產(chǎn)業(yè),理應獲得各國政府的更多支持。和傳統的制氫方式相比,“綠色氫氣”有幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)——
首先,生產(chǎn)的原材料是“綠色的”,無(wú)論是水,還是其他用來(lái)發(fā)電的可再生能源,整體對環(huán)境友好,并且電解水制氫只會(huì )生成氫氣和氧氣,不會(huì )產(chǎn)生碳氧化合物對環(huán)境造成污染;
其次,“綠色氫氣”可以解決可再生能源發(fā)電過(guò)剩、發(fā)電間歇性,從而無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)應用需求的困境。
最后,制氫用的原料水是現實(shí)生活中最容易獲取的資源之一,因此不需要考慮原料的用量問(wèn)題。
業(yè)內人士普遍認為,氫氣作為重要的工業(yè)原料以及清潔燃料,在未來(lái)幾十年里將形成競爭的格局。
事實(shí)上,國際上不少?lài)乙验_(kāi)始對綠色氫氣的探索。截止目前,日本、英國、澳大利亞等國家陸續公布了氫能戰略。
而歐盟擬定的“綠色協(xié)議”中已將“清潔氫氣”制定為“優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域”,這一定義包括了天然氣制氫以及可再生能源制氫。
光伏發(fā)電作為國家鼓勵發(fā)展的綠色清潔能源,近年裝機規模不斷增大,但光伏發(fā)電具有隨機性、波動(dòng)性、階段性供電等問(wèn)題,增加了電網(wǎng)調度的難度。
隨著(zhù)光伏裝機規模的不斷擴大,光伏發(fā)電將面臨增加儲能的問(wèn)題,而儲能問(wèn)題正是所有能源問(wèn)題中最重要的部分之一。
利用清潔能源電力電解技術(shù)得到氫氣,將氫氣存儲于高效儲氫裝置中,再利用燃料電池技術(shù),將存儲的能量回饋到電網(wǎng),或者將存儲的高純度氫氣送入氫產(chǎn)業(yè)鏈直接利用。
儲能技術(shù)讓人們的生活得到了更多的保障。當電力系統出現問(wèn)題時(shí),人們可以利用這些儲存起來(lái)的氫保障正常的生活秩序。
南通安思卓新能源有限公司發(fā)布了最新開(kāi)發(fā)的全球最大的集裝箱式超大容量單槽制氫技術(shù),新設備不僅采用了國際上成本最低的可再生能源光伏制氫技術(shù),而且全套裝置僅采用三個(gè)集裝箱,占地面積遠小于國際同行,充分體現了產(chǎn)品在高性能材料和系統集成設計上的優(yōu)勢,克服了采用傳統方法不可持續性和不可規?;钠款i。
并且設備出廠(chǎng)時(shí)已完成幾乎全部組裝和測試,不需要2-3個(gè)月的長(cháng)時(shí)間安裝,僅需2周即可完成安裝。全自動(dòng)化設備,實(shí)現24x7無(wú)人值守。而且可適用于苛刻環(huán)境,可在最低-40°C環(huán)境中運行,無(wú)需搭建A級防火廠(chǎng)房,可直接部署。
氫能源在中國還處于萌芽階段,但是在海外市場(chǎng),已占據了非常重要的商業(yè)布局。
全球已有約70個(gè)在建中的綠氫項目,其中GW級項目22個(gè),主要分布在歐洲(11個(gè))和澳大利亞(7個(gè)),中東和南美也有巨大潛力。
從綠氫產(chǎn)能來(lái)看,全球規劃中的GW級綠氫項目產(chǎn)能合計144.1GW,其中歐洲和澳大利亞占了接近93%,處于領(lǐng)先。
按照之前歐盟提出的2024年電解槽規模達6GW、2030年達40GW的目標來(lái)看,現有規劃中的綠氫項目如能順利投產(chǎn)則將大幅超額達標。
其中,德國將有望成為最大的氫氣消費國之一。德國目前的戰略草案是計劃到2030年,清潔氫占德國工業(yè)用氫總量達20%,德國未來(lái)將擁有安裝5GW電解槽的能力。
到2026年,德國相關(guān)領(lǐng)域投資將超過(guò)14億歐元。德國工業(yè)聯(lián)合會(huì )(BDI)稱(chēng),發(fā)展氫能經(jīng)濟將是德國工業(yè)重中之重。該國除了在歐洲各國布局以外,也積極規劃從中東、北非和澳大利亞等地區調用外部氫源,以滿(mǎn)足未來(lái)氫氣需求。
太陽(yáng)能制氫,實(shí)現了可再生能源生產(chǎn)清潔能源,并可以有效地消納光伏發(fā)電,實(shí)現兩種重要新能源之間的有效結合應用。
隨著(zhù)光伏發(fā)電和電解水制氫技術(shù)的不斷發(fā)展,成本的逐漸降低,太陽(yáng)能制氫將能逐漸滿(mǎn)足商業(yè)化的要求,多數專(zhuān)家認為太陽(yáng)能制氫或會(huì )成為我國能源安全和能源結構調整的又一生力軍。
在歐盟宣布碳中和計劃之前,已有30多個(gè)國家宣布碳中和目標,包括墨西哥、馬爾代夫等,此后中國、日本、韓國接連提出碳中和目標。全球重要的經(jīng)濟體,也就是占全球GDP75%、占全球碳排放量65%的國家開(kāi)始碳中和。
中國承諾在2030年前,二氧化碳的排放將不再增長(cháng),達到峰值之后會(huì )逐漸減下去;而到2060年,針對排放的二氧化碳,中國會(huì )采取植樹(shù)、節能減排等各種方式全部抵消掉,因此發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是一項關(guān)乎國家完成碳中和的大事。
我國可再生能源資源充足,也有大量的副產(chǎn)氫資源,相關(guān)市場(chǎng)規模宏大,氫能產(chǎn)業(yè)有著(zhù)廣闊發(fā)展空間。
因此,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),不僅可促使我國減少油氣對外依賴(lài),提高能源安全水平,減少大氣污染排放,改善生態(tài)環(huán)境,建設清潔時(shí)代美好家園,還能帶動(dòng)能源科技創(chuàng )新、能源結構調整、能源體系變革和可再生資源高效開(kāi)發(fā)利用,對我國能源體系的高質(zhì)量發(fā)展、高能耗產(chǎn)業(yè)清潔轉型、高端裝備制造以及汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展,都具有重大戰略意義。