8月30日,中石化宣布,我國規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項(xiàng)目——新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)。該項(xiàng)目先由300兆瓦光伏發(fā)電,把電從光伏廠送到制氫廠,制氫廠降壓后輸送到電解槽生產(chǎn)車間進(jìn)行使用。該項(xiàng)目每年可生產(chǎn)2萬噸綠氫,用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代油品加工與綠氫耦合低碳發(fā)展,全面建成投產(chǎn)標(biāo)志著我國綠氫工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用實(shí)現(xiàn)零的突破。
隨著光伏裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大,“棄光”現(xiàn)象愈發(fā)明顯,光伏發(fā)電需要直面儲能問題,儲能是所有能源需要面臨的最重要的問題之一。
光伏電解水制氫有著40年的發(fā)展歷史,被看作是最有前景的制氫方法之一。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,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,系統(tǒng)效率更高。經(jīng)電解技術(shù)制取氫氣,將氫氣存儲于高效儲氫裝置中,再利用燃料電池技術(shù),將存儲的能量回饋到電網(wǎng),或?qū)⒋鎯Φ母呒兌葰錃馑腿霘洚a(chǎn)業(yè)鏈直接利用。光伏制氫不僅推進(jìn)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展,同時(shí)也為光伏等新能源行業(yè)提供廣闊的市場空間和發(fā)展?jié)摿?,彌補(bǔ)其他儲能形式的短板。
當(dāng)前較為成熟的制氫方式主要包括煤制氫、甲醇制氫、天然氣制氫以及工業(yè)副產(chǎn)氫。成本分析如下。
煤制氫:
甲醇制氫:
天然氣制氫:
光伏發(fā)電制氫:
由此可見,光伏發(fā)電制氫電價(jià)控制在0.3/千瓦時(shí)以下時(shí),制氫成本才具有競爭力。
新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目利用豐富的太陽能資源,每年可發(fā)出近6億度綠電,為光伏制綠氫提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著光伏發(fā)電成本的持續(xù)下降,光伏制氫的競爭力將進(jìn)一步增強(qiáng)。
光伏制氫的難點(diǎn)在于光伏發(fā)電不穩(wěn)定與制氫所需要連續(xù)穩(wěn)定的供電之間的矛盾。為了克服這一矛盾,新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目的技術(shù)人員自研了綜合控制系統(tǒng),突破性地解決了新能源波動(dòng)電力場景下難以持續(xù)穩(wěn)定供電的問題,使綠電大規(guī)模制氫成為可能。
成本方面,新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目的光伏組價(jià)、電解槽、儲氫罐、儲氫管線等重要設(shè)備的核心材料已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,不僅降低成本,也促進(jìn)國內(nèi)氫能裝備和氫能整體產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
在雙碳背景下,太陽能、風(fēng)能、水能、核能、生物質(zhì)能等清潔能源日益成為各國重點(diǎn)支持發(fā)展的能源類型??稍偕茉粗茪鋼碛写笠?guī)模、長周期的儲能優(yōu)勢,促進(jìn)異質(zhì)能源跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置,推動(dòng)氫能、電能 和熱能系統(tǒng)融合,促進(jìn)形成多元互補(bǔ)融合的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系。
截止目前,全球已有44個(gè)國家和地區(qū)發(fā)布了明確的氫能發(fā)展戰(zhàn)略或路線圖。不少國家也展開了對綠氫的探索,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。全球在建中的綠氫項(xiàng)目約有70個(gè),其中GW級項(xiàng)目22個(gè),其中歐洲11個(gè),澳大利亞7個(gè),中東和南美也有待開發(fā)。
雖然新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目全面建成投產(chǎn),但是幾大制氫工藝中,光伏制氫的占比還是微乎其微,從數(shù)據(jù)來看,目前全球電解水制氫占比僅0.15%左右,根據(jù)目前電解槽裝機(jī)的發(fā)展估算,預(yù)計(jì)2030年全球制氫電解槽累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到720GW,光伏制氫的占比將超過30%,當(dāng)然這也只是預(yù)期目標(biāo)。
另一方面,自《氫能產(chǎn)業(yè)》政策發(fā)布以來,制氫這塊蛋糕就被瘋狂瓜分,大量非專業(yè)選手盲目入局,光明的產(chǎn)業(yè)前景下是日益明顯的行業(yè)困境。一是技術(shù)上仍被“卡脖子”,在電解槽中,一些重要的構(gòu)件仍需進(jìn)口,如電解槽隔膜,國內(nèi)目前主要還是采用日本進(jìn)口的PPS膜,且性能不如歐美國家所用的復(fù)合隔膜。二是大量企業(yè)涌入造成的行業(yè)內(nèi)卷,大多數(shù)企業(yè)沒有技術(shù)上的創(chuàng)新,而只專注于打價(jià)格戰(zhàn),不考慮成本問題,擾亂市場秩序。
但從長遠(yuǎn)來看,隨著我國相關(guān)政策的落地、氫能裝備制造業(yè)的不斷更新,以及氫能制儲輸用產(chǎn)業(yè)體系的形成,綠氫市場基本具備了規(guī)?;陌l(fā)展條件。光伏制氫作為新能源發(fā)展的必然趨勢,在市場快速發(fā)展的熱潮下,沉下心突破技術(shù),才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本。