氫作為傳統(tǒng)化石燃料的一種可行的綠色替代品，甚至作為商業(yè)融合的潛在解決方案得到了廣泛關(guān)注，通常被稱為清潔能源的圣杯。然而，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。

唯一的問題是，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，但目前我們已快接近這個(gè)門檻。

十年前，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)開始萌芽，隨后如雨后春筍般遍布在各個(gè)地區(qū)。十年后，氫能產(chǎn)業(yè)以星星之火點(diǎn)燃全球，特別是在中國，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。

而今，這兩個(gè)新能源代表產(chǎn)業(yè)的結(jié)合—光伏制氫，已被視為未來新能源最具潛力的發(fā)展方向之一。

1、何為光伏制氫?

光伏制氫其實(shí)也是太陽能制氫，它的基本原理就是先使用太陽能光伏發(fā)電，然后將水電解得到氫氣和氧氣。而太陽能光伏發(fā)電制氫儲(chǔ)能技術(shù)的核心思想是當(dāng)太陽能充足但無法上網(wǎng)、需要棄光時(shí)，利用光電將水電解制成氫氣(和氧氣)，將氫氣儲(chǔ)存起來;當(dāng)需要電能時(shí)，將儲(chǔ)存的氫氣通過不同方式(內(nèi)燃機(jī)、燃料電池或其他方式)轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。

2、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。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、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，主要有堿性電解槽制氫、聚合物薄膜電解槽(PEM Electrolyzer)制氫、固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫3種技術(shù)路線。

3、光伏制氫優(yōu)勢

光伏制氫最大的優(yōu)勢就是儲(chǔ)能，而氫氣作為一種理想的能量載體，優(yōu)勢也是十分明顯的，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;氫氣可以作為太陽能、風(fēng)能等可再生能源波動(dòng)性和不穩(wěn)定性的補(bǔ)償;氫氣能以氣態(tài)、液態(tài)甚至固態(tài)形式存儲(chǔ);氫氣可以長距離通過管道或氣罐進(jìn)行運(yùn)輸; 氫氣是一種高能量重量比的燃料(142MJ/kg)，遠(yuǎn)高于化石燃料;氫氣燃燒的最終產(chǎn)物只有水，使用中不會(huì)有污染物的排放等等，都是它的優(yōu)勢。

4、國內(nèi)光伏制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在我國，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，促進(jìn)著新能源汽車、分布式供能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2019年，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，包含北京、上海、成都、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，以氫燃料電池汽車為切入點(diǎn)，我國“氫都”四起。

2020年，國家能源局將氫納入能源體系，財(cái)政部發(fā)出開展燃料電池汽車示范推廣意見稿，國家發(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，讓氫能產(chǎn)業(yè)插上了快速騰飛的翅膀。

而基于目前氫云產(chǎn)業(yè)來看，氫云鏈認(rèn)為，將綠色氫推向市場的最大障礙是資本成本的降低;陽光電源董事長曹仁賢曾表示“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，可以做一個(gè)小型的制氫城，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。初步計(jì)算，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，是大幅度低于現(xiàn)在制氫的電力成本。“

據(jù)氫云鏈統(tǒng)計(jì)，目前，我國穩(wěn)步推進(jìn)的光伏制氫項(xiàng)目已有近10項(xiàng)。

表1 國內(nèi)光伏制氫項(xiàng)目

5、國外光伏制氫發(fā)展

而在國際市場上，日本、德國、荷蘭、澳大利亞、加拿大等國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、東芝、東北電力公司和巖谷產(chǎn)業(yè)公司建設(shè)了太陽能制氫工廠-福島氫能源研究基地，據(jù)悉，該基地占地總面積為22萬公頃，其中18萬公頃為太陽能發(fā)電區(qū)域，4萬公頃為制氫車間，是目前全世界最大規(guī)模的制氫工廠。

澳大利亞BOC制氫項(xiàng)目是澳政府與英國BOC公司合作，利用太陽能電解法制氫。

德國與摩洛哥簽署了氫能源研究和投資合作協(xié)議，支持摩洛哥建立綠色氫能源研究平臺(tái)，在太陽能等新能源領(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。

空氣產(chǎn)品公司與ACWA Power和NEOM宣布簽署了一項(xiàng)協(xié)議，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。

6、總結(jié)

光伏發(fā)電目前已經(jīng)作為國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的綠色清潔能源，不過，光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、階段性供電等問題，增加了電網(wǎng)調(diào)度難度;而隨著裝機(jī)規(guī)模不斷增大，光伏發(fā)電在儲(chǔ)能方面的劣勢就凸顯出來，而此時(shí)太陽能制氫，光伏制氫是可以有效地消納光伏發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)兩種重要新能源之間的有效結(jié)合應(yīng)用。

因此，氫云鏈認(rèn)為，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，太陽能制氫將能逐漸滿足商業(yè)化的要求，成為我國能源安全和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的又一生力軍。

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