氫作為傳統(tǒng)化石燃料的一種可行的綠色替代品床玻,甚至作為商業(yè)融合的潛在解決方案得到了廣泛關(guān)注赏陵,通常被稱為清潔能源的圣杯仲智。然而买乃,盡管它引起了很多轟動(dòng),但并不是所有種類的氫都是真正的綠色選擇钓辆。
唯一的問題是剪验,我們還沒有找到一種經(jīng)濟(jì)上可行的方法來生產(chǎn)”綠色氫,而不需要使用大量資金或數(shù)噸能源投入前联,但目前我們已快接近這個(gè)門檻功戚。
十年前,國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)開始萌芽浇沧,隨后如雨后春筍般遍布在各個(gè)地區(qū)盆篡。十年后,氫能產(chǎn)業(yè)以星星之火點(diǎn)燃全球坏扣,特別是在中國(guó)春异,在相關(guān)政策和社會(huì)資本的引導(dǎo)下,已然呈現(xiàn)出一片燎原之勢(shì)则徒。
而今氛坪,這兩個(gè)新能源代表產(chǎn)業(yè)的結(jié)合—光伏制氫瞳弱,已被視為未來新能源最具潛力的發(fā)展方向之一。
1骡侮、何為光伏制氫纽债?
光伏制氫其實(shí)也是太陽(yáng)能制氫,它的基本原理就是先使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電束沼,然后將水電解得到氫氣和氧氣倚痰。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電制氫儲(chǔ)能技術(shù)的核心思想是當(dāng)太陽(yáng)能充足但無法上網(wǎng)、需要棄光時(shí)揣誓,利用光電將水電解制成氫氣(和氧氣)系谐,將氫氣儲(chǔ)存起來;當(dāng)需要電能時(shí)讨跟,將儲(chǔ)存的氫氣通過不同方式(內(nèi)燃機(jī)纪他、燃料電池或其他方式)轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。
2晾匠、光伏制氫技術(shù)路線
光伏發(fā)電制氫主要利用光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)直流電直接供應(yīng)制氫站制氫用電茶袒。光伏直流發(fā)電系統(tǒng)相比傳統(tǒng)電站減少了逆變和升壓的過程,主要設(shè)備設(shè)施包括光伏組件凉馆、匯流箱薪寓、支架、基礎(chǔ)句喜、接地裝置等预愤,光伏組件可根據(jù)制氫站輸入電壓和電流要求進(jìn)行串、并連配置咳胃,從而提高系統(tǒng)效率。電解水制氫目前技術(shù)成熟旷太、設(shè)備簡(jiǎn)單展懈,運(yùn)行和管理較為方便,制取氫氣純度較高祟勿,無污染停柬,主要有堿性電解槽制氫、聚合物薄膜電解槽(PEM Electrolyzer)制氫耀旅、固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫3種技術(shù)路線盯糠。
3、光伏制氫優(yōu)勢(shì)
光伏制氫最大的優(yōu)勢(shì)就是儲(chǔ)能傅女,而氫氣作為一種理想的能量載體洁揽,優(yōu)勢(shì)也是十分明顯的,例如:氫氣能以極高的轉(zhuǎn)換效率(50%-90%)轉(zhuǎn)化為電能或者其他燃料原酷;氫氣可以作為太陽(yáng)能杉轿、風(fēng)能等可再生能源波動(dòng)性和不穩(wěn)定性的補(bǔ)償疙鸟;氫氣能以氣態(tài)、液態(tài)甚至固態(tài)形式存儲(chǔ)昏络;氫氣可以長(zhǎng)距離通過管道或氣罐進(jìn)行運(yùn)輸树戴; 氫氣是一種高能量重量比的燃料(142MJ/kg),遠(yuǎn)高于化石燃料慕然;氫氣燃燒的最終產(chǎn)物只有水万栅,使用中不會(huì)有污染物的排放等等,都是它的優(yōu)勢(shì)西疤。
4申钩、國(guó)內(nèi)光伏制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在我國(guó),目前氫能產(chǎn)業(yè)主要以燃料電池為關(guān)聯(lián)的氫工業(yè)應(yīng)用為主瘪阁,促進(jìn)著新能源汽車撒遣、分布式供能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2019年管跺,隨著“十城千輛”的氫燃料電池汽車推廣計(jì)劃的風(fēng)聲漸起义黎,包含北京、上海豁跑、成都廉涕、蘇州、張家口等在內(nèi)的十個(gè)城市將率先推廣氫燃料電池汽車艇拍,以氫燃料電池汽車為切入點(diǎn)狐蜕,我國(guó)“氫都”四起。
2020年卸夕,國(guó)家能源局將氫納入能源體系层释,財(cái)政部發(fā)出開展燃料電池汽車示范推廣意見稿,國(guó)家發(fā)改委推進(jìn)研究制定氫能支持政策的文件的相繼發(fā)布讨拷,讓氫能產(chǎn)業(yè)插上了快速騰飛的翅膀馅拗。
而基于目前氫云產(chǎn)業(yè)來看,氫云鏈認(rèn)為依粮,將綠色氫推向市場(chǎng)的最大障礙是資本成本的降低宿替;陽(yáng)光電源董事長(zhǎng)曹仁賢曾表示“10MW光伏每小時(shí)可制造10立方的氫氣,25平方公里的光伏發(fā)電列陣党令,可以做一個(gè)小型的制氫城锚渺,一年可以產(chǎn)100萬噸的氫氣,100萬噸的氫氣完全夠我們未來幾年用猖等。初步計(jì)算歪缅,在光照好的地方,制氫的光伏發(fā)電成本大概在1毛5分錢一度電签子,是大幅度低于現(xiàn)在制氫的電力成本就壳〈钗“
5、國(guó)外光伏制氫發(fā)展
而在國(guó)際市場(chǎng)上涤伐,日本馒胆、德國(guó)、荷蘭凝果、澳大利亞祝迂、加拿大等國(guó)家均已開展大型光伏制氫項(xiàng)目的研究或投入。
由日本經(jīng)產(chǎn)省下屬的NEDO器净、東芝型雳、東北電力公司和巖谷產(chǎn)業(yè)公司建設(shè)了太陽(yáng)能制氫工廠-福島氫能源研究基地,據(jù)悉山害,該基地占地總面積為22萬公頃纠俭,其中18萬公頃為太陽(yáng)能發(fā)電區(qū)域,4萬公頃為制氫車間浪慌,是目前全世界最大規(guī)模的制氫工廠冤荆。
澳大利亞BOC制氫項(xiàng)目是澳政府與英國(guó)BOC公司合作,利用太陽(yáng)能電解法制氫权纤。
德國(guó)與摩洛哥簽署了氫能源研究和投資合作協(xié)議钓简,支持摩洛哥建立綠色氫能源研究平臺(tái),在太陽(yáng)能等新能源領(lǐng)域?qū)δβ甯邕M(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓和氫方面的合作眉挥。
空氣產(chǎn)品公司與ACWA Power和NEOM宣布簽署了一項(xiàng)協(xié)議朋蚜,他們將共同投資50億美元,建造一個(gè)使用可再生能源的世界級(jí)綠色氫基氨工廠深七。
6茧滞、總結(jié)
光伏發(fā)電目前已經(jīng)作為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的綠色清潔能源,不過驾腕,光伏發(fā)電具有隨機(jī)性毙纫、波動(dòng)性、階段性供電等問題陷今,增加了電網(wǎng)調(diào)度難度;而隨著裝機(jī)規(guī)模不斷增大搪狗,光伏發(fā)電在儲(chǔ)能方面的劣勢(shì)就凸顯出來吻毅,而此時(shí)太陽(yáng)能制氫,光伏制氫是可以有效地消納光伏發(fā)電跛究,可以實(shí)現(xiàn)兩種重要新能源之間的有效結(jié)合應(yīng)用妆墩。
因此,氫云鏈認(rèn)為重虑,隨著光伏發(fā)電和電解水制氫技術(shù)的不斷發(fā)展践付,成本的逐漸降低秦士,太陽(yáng)能制氫將能逐漸滿足商業(yè)化的要求,成為我國(guó)能源安全和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的又一生力軍永高。
(氫云鏈)
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