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在“3060”的目標(biāo)要求下，清潔能源取代化石能源的浪潮已全面襲來。其中，光伏產(chǎn)業(yè)以其應(yīng)用靈活的特性，讓整個產(chǎn)業(yè)保持著活力與發(fā)展想象。
與此同時，隨著氫能火爆全球，光伏制氫產(chǎn)業(yè)也迅速被點(diǎn)燃。當(dāng)光伏遇見氫能，一個全新的新能源應(yīng)用藍(lán)海誕生。而“綠氫”作為實現(xiàn)氣候目標(biāo)的新興領(lǐng)域，正成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。
光伏制氫，是棄電還是提高效率?
3月30日，國家新聞辦公室辦舉行的中國可再生能源發(fā)展有關(guān)情況發(fā)布會上，國家能源局表示，到“十四五”末，可再生能源將從原來能源電力消費(fèi)的增量補(bǔ)充，變?yōu)槟茉措娏οM(fèi)增量的主體。隨著近年光伏裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，僅2020年我國新增裝機(jī)規(guī)模48.2GW。在雙碳目標(biāo)的指引下，光伏將進(jìn)入下一個快速發(fā)展階段。中國光伏行業(yè)協(xié)會相關(guān)報告顯示，十四五“國內(nèi)年均光伏新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)70GW-90GW。
光伏裝機(jī)量的不斷增加，使得消納問題更加突出，成為制約光伏大規(guī)模發(fā)展的瓶頸之一。
隨著我國能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型，氫能也迎來了快速發(fā)展。“光伏+制氫”模式將有效解決消納問題等可再生能源的發(fā)展瓶頸，還可有效解決制氫成本高和綠色生產(chǎn)的問題。
“光伏+氫能”模式并不是簡單地放棄電力制造氫能，而是提高了能源利用效率、生產(chǎn)清潔能源一舉兩得的好事。
光伏制氫，還有多大發(fā)展空間？
在后疫情時代，綠色復(fù)蘇與重視新能源已成為全球多數(shù)國家的發(fā)展共識。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會副會長、氫能分會會長魏鎖表示，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，對中國減少石油和天然氣對外依賴，提高能源安全水平，減少大氣污染排放，改善生態(tài)環(huán)境，有著重大現(xiàn)實意義。根據(jù)英國石油公司BP最新發(fā)布的《世界能源展望》，預(yù)計到2050年，氫能占終端能源消費(fèi)總量比例或?qū)⒃鲩L16%，其中電解水制氫將成供氫主體。中國在利用可再生能源電解水制氫方面處于領(lǐng)先地位，中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書中提到，預(yù)計到2050年，我國可再生能源電解制氫將占?xì)錃夤?yīng)結(jié)構(gòu)的70%。
經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，中國光伏發(fā)電1毛錢1度電已經(jīng)成為現(xiàn)實。據(jù)初步計算，在光照充足的地方，光伏制氫的電力成本約1毛5分錢，遠(yuǎn)低于現(xiàn)在制氫的電力成本，光伏制氫的競爭力將逐步增強(qiáng)，市場空間也將全面展現(xiàn)。
光伏制氫，技術(shù)路線有哪些?
光伏制氫主要利用光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的直流電直接供應(yīng)制氫站制氫用電。與傳統(tǒng)電站相比，光伏直流發(fā)電系統(tǒng)減少了逆變和升壓過程。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎(chǔ)、接地裝置等，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，從而提高系統(tǒng)效率。電解水制氫目前技術(shù)成熟、設(shè)備簡單，運(yùn)行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無污染，主要有3種技術(shù)路線。
堿性電解槽制氫。這種電解槽的結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模制氫，價格較便宜，效率偏低，約70%~80%；主要設(shè)備包括電源、陰陽極、橫膈膜、電解液和電解槽箱體組成，電解液通常為氫氧化鈉溶液，電解槽主要包括單極式和雙極式。
聚合物薄膜電解槽(PEM Electrolyzer)制氫。這種制氫方式效率較堿性電解槽效率高，主要使用了離子交換技術(shù)。電解槽主要由聚合物薄膜、陰陽兩電極組成，由于較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，聚合物薄膜電解槽工作電流可大大提高，從而提升電解效率。隨著質(zhì)子交換膜、電極貴金屬技術(shù)進(jìn)步，聚合物薄膜電解槽制氫成本將會大大降低。
固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫。這種制氫方式可在高溫下工作，部分電能可由熱能替代，效率高、成本低；固體氧化物電解槽是三種電解槽中效率最高的設(shè)備，反應(yīng)后的廢熱可與汽輪機(jī)、制冷系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)利用，提升效率，可達(dá)到90%。
