光伏制氫技術全解

發布時間:2022年05月05日  瀏覽量:

光伏水電解制氫是將太陽能發電和電解水制氫組合成系統的技術,并且有著40年的發展歷史,被看作是最有前景的制氫方法之一。

光伏發電制氫主要利用光伏發電系統所發直流電直接供應制氫站制氫。光伏直流發電系統相比傳統電站減少了逆變和升壓的過程,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行串、并連配置,從而提高系統效率。

電解水制氫目前技術成熟、設備簡單,運行和管理較為方便,制取氫氣純度較高,無污染。


光伏制氫技術全解


然而,高昂的耗電成本是大多數企業刻意回避水電解制氫的重要原因,但是隨著大規模光伏技術的不斷進步,以及逐漸低廉的電價,現如今多數地區維持在0.29元/千瓦時左右。

并且,根據網絡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。其中,超過20個項目選擇“光伏+氫”這一技術路線。

隨著一批批項目的落地,光伏裝機規模的持續擴張以及發電成本的進一步下降,預計未來光伏制氫將進一步下降,進入發展正循環。

據萬聯證券預測,到2025年,光伏系統度電成本將下降至0.22元/千瓦時,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,帶動制氫成本持續降低,擴大產業發展空間。

并且目前,部分企業已經宣布可以實現全離網光伏制氫,實現燃料電池用氫氣發電并網、光、儲、網多模式混合制氫系統,綜合能量管理策略實現,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,實現光伏制氫系統無人值守等。

相信不久光伏制氫的用電成本就會被限制在用戶可接受的范圍內,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”作為實現氣候目標的新興領域,正成為行業焦點。國際能源署(IEA)署長法提赫?比羅爾表示,當前全球原油經濟大幅震蕩,“綠色氫氣”正在迎來“屬于它的時代”。

作為新興產業,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”有幾個突出優點——

首先,生產的原材料是“綠色的”,無論是水,還是其他用來發電的可再生能源,整體對環境友好,并且電解水制氫只會生成氫氣和氧氣,不會產生碳氧化合物對環境造成污染;

其次,“綠色氫氣”可以解決可再生能源發電過剩、發電間歇性,從而無法滿足電網應用需求的困境。

最后,制氫用的原料水是現實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題。

業內人士普遍認為,氫氣作為重要的工業原料以及清潔燃料,在未來幾十年里將形成競爭的格局。

事實上,國際上不少國家已開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“綠色協議”中已將“清潔氫氣”制定為“優先發展領域”,這一定義包括了天然氣制氫以及可再生能源制氫。

光伏發電作為國家鼓勵發展的綠色清潔能源,近年裝機規模不斷增大,但光伏發電具有隨機性、波動性、階段性供電等問題,增加了電網調度的難度。

隨著光伏裝機規模的不斷擴大,光伏發電將面臨增加儲能的問題,而儲能問題正是所有能源問題中最重要的部分之一。

利用清潔能源電力電解技術得到氫氣,將氫氣存儲于高效儲氫裝置中,再利用燃料電池技術,將存儲的能量回饋到電網,或者將存儲的高純度氫氣送入氫產業鏈直接利用。

儲能技術讓人們的生活得到了更多的保障。當電力系統出現問題時,人們可以利用這些儲存起來的氫保障正常的生活秩序。

南通安思卓新能源有限公司發布了最新開發的全球最大的集裝箱式超大容量單槽制氫技術,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,而且全套裝置僅采用三個集裝箱,占地面積遠小于國際同行,充分體現了產品在高性能材料和系統集成設計上的優勢,克服了采用傳統方法不可持續性和不可規?;钠款i。

并且設備出廠時已完成幾乎全部組裝和測試,不需要2-3個月的長時間安裝,僅需2周即可完成安裝。全自動化設備,實現24x7無人值守。而且可適用于苛刻環境,可在最低-40°C環境中運行,無需搭建A級防火廠房,可直接部署。

 


光伏制氫技術全解



氫能源在中國還處于萌芽階段,但是在海外市場,已占據了非常重要的商業布局。

全球已有約70個在建中的綠氫項目,其中GW級項目22個,主要分布在歐洲(11個)和澳大利亞(7個),中東和南美也有巨大潛力。

從綠氫產能來看,全球規劃中的GW級綠氫項目產能合計144.1GW,其中歐洲和澳大利亞占了接近93%,處于領先。

按照之前歐盟提出的2024年電解槽規模達6GW、2030年達40GW的目標來看,現有規劃中的綠氫項目如能順利投產則將大幅超額達標。

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,清潔氫占德國工業用氫總量達20%,德國未來將擁有安裝5GW電解槽的能力。

到2026年,德國相關領域投資將超過14億歐元。德國工業聯合會(BDI)稱,發展氫能經濟將是德國工業重中之重。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,以滿足未來氫氣需求。

太陽能制氫,實現了可再生能源生產清潔能源,并可以有效地消納光伏發電,實現兩種重要新能源之間的有效結合應用。

隨著光伏發電和電解水制氫技術的不斷發展,成本的逐漸降低,太陽能制氫將能逐漸滿足商業化的要求,多數專家認為太陽能制氫或會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。全球重要的經濟體,也就是占全球GDP75%、占全球碳排放量65%的國家開始碳中和。

中國承諾在2030年前,二氧化碳的排放將不再增長,達到峰值之后會逐漸減下去;而到2060年,針對排放的二氧化碳,中國會采取植樹、節能減排等各種方式全部抵消掉,因此發展氫能產業是一項關乎國家完成碳中和的大事。

我國可再生能源資源充足,也有大量的副產氫資源,相關市場規模宏大,氫能產業有著廣闊發展空間。

因此,發展氫能產業,不僅可促使我國減少油氣對外依賴,提高能源安全水平,減少大氣污染排放,改善生態環境,建設清潔時代美好家園,還能帶動能源科技創新、能源結構調整、能源體系變革和可再生資源高效開發利用,對我國能源體系的高質量發展、高能耗產業清潔轉型、高端裝備制造以及汽車等產業創新發展,都具有重大戰略意義。


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