光伏制氫技術(shù)全解

光伏電解水制氫是將太陽(yáng)能發(fā)電和電解水制氫組合成系統(tǒng)的技術(shù)，并且有著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(tǒng)所發(fā)直流電直接供應(yīng)制氫站制氫。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(guò)程，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(jiǎn)單，運(yùn)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(shù)企業(yè)刻意回避水電解制氫的重要原因，但是隨著大規(guī)模光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及逐漸低廉的電價(jià)，現(xiàn)如今多數(shù)地區(qū)維持在0.29元/千瓦時(shí)左右。并且，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的不完全統(tǒng)計(jì)顯示，截至目前，全國(guó)處于籌備或建設(shè)中的“綠氫”項(xiàng)目已達(dá)30個(gè)。其中，超過(guò)20個(gè)項(xiàng)目選擇“光伏+氫”這一技術(shù)路線。隨著一批批項(xiàng)目的落地，光伏裝機(jī)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張以及發(fā)電成本的進(jìn)一步下降，預(yù)計(jì)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(jù)萬(wàn)聯(lián)證券預(yù)測(cè)，到2025年，光伏系統(tǒng)度電成本將下降至0.22元/千瓦時(shí)，在光資源充沛的區(qū)域，光伏制氫電力成本有望達(dá)到0.15元/千瓦時(shí)，帶動(dòng)制氫成本持續(xù)降低，擴(kuò)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(xiàn)全離網(wǎng)光伏制氫，實(shí)現(xiàn)燃料電池用氫氣發(fā)電并網(wǎng)、光、儲(chǔ)、網(wǎng)多模式混合制氫系統(tǒng)，綜合能量管理策略實(shí)現(xiàn)，提升制氫設(shè)備利用率、堿性電解槽低功率運(yùn)行數(shù)據(jù)收集，探究弱功率下，堿液電解槽的適配性能、智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光伏制氫系統(tǒng)無(wú)人值守等。相信不久光伏制氫的用電成本就會(huì)被限制在用戶可接受的范圍內(nèi)，使光伏制氫成本低于傳統(tǒng)天然氣/煤制氫。而大規(guī)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(xiàn)氣候目標(biāo)的新興領(lǐng)域，正成為行業(yè)焦點(diǎn)。國(guó)際能源署（IEA）署長(zhǎng)法提赫?比羅爾表示，當(dāng)前全球原油經(jīng)濟(jì)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(yīng)獲得各國(guó)政府的更多支持。和傳統(tǒng)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(duì)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(duì)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)法滿足電網(wǎng)應(yīng)用需求的困境。最后，制氫用的原料水是現(xiàn)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(nèi)人士普遍認(rèn)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(jìng)爭(zhēng)的格局。事實(shí)上，國(guó)際上不少國(guó)家已開(kāi)始對(duì)綠色氫氣的探索。截止目前，日本、英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家陸續(xù)公布了氫能戰(zhàn)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(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的綠色清潔能源，近年裝機(jī)規(guī)模不斷增大，但光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、階段性供電等問(wèn)題，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。隨著光伏裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，光伏發(fā)電將面臨增加儲(chǔ)能的問(wèn)題，而儲(chǔ)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(chǔ)于高效儲(chǔ)氫裝置中，再利用燃料電池技術(shù)，將存儲(chǔ)的能量回饋到電網(wǎng)，或者將存儲(chǔ)的高純度氫氣送入氫產(chǎn)業(yè)鏈直接利用。儲(chǔ)能技術(shù)讓人們的生活得到了更多的保障。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，人們可以利用這些儲(chǔ)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(shè)備不僅采用了國(guó)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(yuǎn)小于國(guó)際同行，充分體現(xiàn)了產(chǎn)品在高性能材料和系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，克服了采用傳統(tǒng)方法不可持續(xù)性和不可規(guī)?；钠款i。并且設(shè)備出廠時(shí)已完成幾乎全部組裝和測(cè)試，不需要2-3個(gè)月的長(zhǎng)時(shí)間安裝，僅需2周即可完成安裝。全自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)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(yùn)行，無(wú)需搭建A級(jí)防火廠房，可直接部署。氫能源在中國(guó)還處于萌芽階段，但是在海外市場(chǎng)，已占據(jù)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(xiàng)目，其中GW級(jí)項(xiàng)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(guī)劃中的GW級(jí)綠氫項(xiàng)目產(chǎn)能合計(jì)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(guī)模達(dá)6GW、2030年達(dá)40GW的目標(biāo)來(lái)看，現(xiàn)有規(guī)劃中的綠氫項(xiàng)目如能順利投產(chǎn)則將大幅超額達(dá)標(biāo)。其中，德國(guó)將有望成為最大的氫氣消費(fèi)國(guó)之一。德國(guó)目前的戰(zhàn)略草案是計(jì)劃到2030年，清潔氫占德國(guó)工業(yè)用氫總量達(dá)20%，德國(guó)未來(lái)將擁有安裝5GW電解槽的能力。到2026年，德國(guó)相關(guān)領(lǐng)域投資將超過(guò)14億歐元。德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)（BDI）稱，發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)將是德國(guó)工業(yè)重中之重。該國(guó)除了在歐洲各國(guó)布局以外，也積極規(guī)劃從中東、北非和澳大利亞等地區(qū)調(diào)用外部氫源，以滿足未來(lái)氫氣需求。太陽(yáng)能制氫，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)兩種重要新能源之間的有效結(jié)合應(yīng)用。隨著光伏發(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)能制氫將能逐漸滿足商業(yè)化的要求，多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為太陽(yáng)能制氫或會(huì)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。在歐盟宣布碳中和計(jì)劃之前，已有30多個(gè)國(guó)家宣布碳中和目標(biāo)，包括墨西哥、馬爾代夫等，此后中國(guó)、日本、韓國(guó)接連提出碳中和目標(biāo)。全球重要的經(jīng)濟(jì)體，也就是占全球GDP75%、占全球碳排放量65%的國(guó)家開(kāi)始碳中和。中國(guó)承諾在2030年前，二氧化碳的排放將不再增長(zhǎng)，達(dá)到峰值之后會(huì)逐漸減下去；而到2060年，針對(duì)排放的二氧化碳，中國(guó)會(huì)采取植樹(shù)、節(jié)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(xiàng)關(guān)乎國(guó)家完成碳中和的大事。我國(guó)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(guī)模宏大，氫能產(chǎn)業(yè)有著廣闊發(fā)展空間。因此，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，不僅可促使我國(guó)減少油氣對(duì)