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光伏制氢与能源结构调整
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2021/1/11 10:18:16 阅读:39次 【字体:
 
光伏制氢与能源结构调整
关键词:光伏制氢、化石燃料、碱性电解槽制氢、聚合物薄膜电解槽制氢、固体氧化物电解槽制氢
描述:光伏制氢,阳能光伏发电,将水电解得到氢气和氧气。太阳能光伏发电制氢储能技术的核心思想是需要弃光时,利用光电将水电解制成氢气(和氧气),将氢气储存起来;当需要电能时,将储存的氢气通过不同方式(内燃机、燃料电池或其他方式)转换为电能输送上网


氢作为传统化石燃料的一种可行的绿色替代品,甚至作为商业融合的潜在解决方案得到了广泛关注,通常被称为清洁能源的圣杯。然而,尽管它引起了很多轰动,但并不是所有种类的氢都是真正的绿色选择。
唯一的问题是,我们还没有找到一种经济上可行的方法来生产”绿色氢,而不需要使用大量资金或数吨能源投入,但目前我们已快接近这个门槛。

十年前,国内光伏产业开始萌芽,随后如雨后春笋般遍布在各个地区。十年后,氢能产业以星星之火点燃全球,特别是在中国,在相关政策和社会资本的引导下,已然呈现出一片燎原之势。

而今,这两个新能源代表产业的结合—光伏制氢,已被视为未来新能源最具潜力的发展方向之一。

●1、何为光伏制氢?●
光伏制氢其实也是太阳能制氢,它的基本原理就是先使用太阳能光伏发电,然后将水电解得到氢气和氧气。而太阳能光伏发电制氢储能技术的核心思想是当太阳能充足但无法上网、需要弃光时,利用光电将水电解制成氢气(和氧气),将氢气储存起来;当需要电能时,将储存的氢气通过不同方式(内燃机、燃料电池或其他方式)转换为电能输送上网。

●2、光伏制氢技术路线●
光伏发电制氢主要利用光伏发电系统所发直流电直接供应制氢站制氢用电。光伏直流发电系统相比传统电站减少了逆变和升压的过程,主要设备设施包括光伏组件、汇流箱、支架、基础、接地装置等,光伏组件可根据制氢站输入电压和电流要求进行串、并连配置,从而提高系统效率。电解水制氢目前技术成熟、设备简单,运行和管理较为方便,制取氢气纯度较高,无污染,主要有碱性电解槽制氢、聚合物薄膜电解槽(PEM Electrolyzer)制氢、固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氢3种技术路线。
●3、光伏制氢优势●
光伏制氢最大的优势就是储能,而氢气作为一种理想的能量载体,优势也是十分明显的,例如:氢气能以极高的转换效率(50%-90%)转化为电能或者其他燃料;氢气可以作为太阳能、风能等可再生能源波动性和不稳定性的补偿;氢气能以气态、液态甚至固态形式存储;氢气可以长距离通过管道或气罐进行运输; 氢气是一种高能量重量比的燃料(142MJ/kg),远高于化石燃料;氢气燃烧的最终产物只有水,使用中不会有污染物的排放等等,都是它的优势。
●4、国内光伏制氢产业发展●
在我国,目前氢能产业主要以燃料电池为关联的氢工业应用为主,促进着新能源汽车、分布式供能等新兴产业的发展。
2019年,随着“十城千辆”的氢燃料电池汽车推广计划的风声渐起,包含北京、上海、成都、苏州、张家口等在内的十个城市将率先推广氢燃料电池汽车,以氢燃料电池汽车为切入点,我国“氢都”四起。
2020年,国家能源局将氢纳入能源体系,国家财政部发出开展燃料电池汽车示范推广意见稿,国家发改委推进研究制定氢能支持政策的文件的相继发布,让氢能产业插上了快速腾飞的翅膀。
而基于目前氢云产业来看,氢云链认为,将绿色氢推向市场的最大障碍是资本成本的降低;阳光电源董事长曹仁贤曾表示“10MW光伏每小时可制造10立方的氢气,25平方公里的光伏发电列阵,可以做一个小型的制氢城,一年可以产100万吨的氢气,100万吨的氢气完全够我们未来几年用。初步计算,在光照好的地方,制氢的光伏发电成本大概在1毛5分钱一度电,是大幅度低于现在制氢的电力成本。“
●5、国外光伏制氢发展●
而在国际市场上,日本、德国、荷兰、澳大利亚、加拿大等国家均已开展大型光伏制氢项目的研究或投入。

由日本经产省下属的NEDO、东芝、东北电力公司和岩谷产业公司建设了太阳能制氢工厂-福岛氢能源研究基地,据悉,该基地占地总面积为22万公顷,其中18万公顷为太阳能发电区域,4万公顷为制氢车间,是目前全世界最大规模的制氢工厂。
澳大利亚BOC制氢项目是澳政府与英国BOC公司合作,利用太阳能电解法制氢。
德国与摩洛哥签署了氢能源研究和投资合作协议,支持摩洛哥建立绿色氢能源研究平台,在太阳能等新能源领域对摩洛哥进行知识产权转让和氢方面的合作。
空气产品公司与ACWA Power和NEOM宣布签署了一项协议,他们将共同投资50亿美元,建造一个使用可再生能源的世界级绿色氢基氨工厂。
●6、总结●
光伏发电目前已经作为国家重点鼓励发展的绿色清洁能源,不过,光伏发电具有随机性、波动性、阶段性供电等问题,增加了电网调度难度;而随着装机规模不断增大,光伏发电在储能方面的劣势就凸显出来,而此时太阳能制氢,光伏制氢是可以有效地消纳光伏发电,可以实现两种重要新能源之间的有效结合应用。 随着光伏发电和电解水制氢技术的不断发展,成本的逐渐降低,太阳能制氢将能逐渐满足商业化的要求,成为我国能源安全和能源结构调整的又一生力军。
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