編者按:10MW光伏每小時(shí)可制造10立方的氫氣,在光照好的地方,制氫的光伏發(fā)電成本大概在0.15元/kwh,伴隨著制氫技術(shù)的不斷發(fā)展,將太陽(yáng)能發(fā)電和電解水組合制氫組合成系統(tǒng)的技術(shù),是主流發(fā)展方向。
在我國(guó),綠色能源代替化石能源的大潮已全面開(kāi)啟,且風(fēng)勢(shì)漸趨擴(kuò)大。尤其是光伏產(chǎn)業(yè),雖然起步晚于風(fēng)電產(chǎn)業(yè),但經(jīng)過(guò)曲折發(fā)展,與“老大哥”同步邁入了平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。光伏的多種應(yīng)用形式,也讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)保持著活力與發(fā)展想象。
與此同時(shí),氫能作為新的綠色能源主力,受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。近兩年,在新能源各行業(yè)補(bǔ)貼普遍退坡的情況下,氫能保持著補(bǔ)貼力度的持續(xù)不變,并在2019迎來(lái)了爆發(fā)之年。
當(dāng)光伏遇見(jiàn)氫能,又一個(gè)全新的新能源應(yīng)用藍(lán)海誕生了。太陽(yáng)能制氫,這個(gè)已被提出40余年的新能源應(yīng)用,在光伏產(chǎn)業(yè)邁入“成年”,氫能茁壯成長(zhǎng)之際,迎來(lái)了歷史性發(fā)展時(shí)機(jī)。
“太陽(yáng)能制氫完全有可能成為大的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。我們可以在西部光照好的地方制氫,離網(wǎng)的制氫,通過(guò)電力的轉(zhuǎn)換裝置直接制氫,沒(méi)有任何二氧化碳排放,沒(méi)有任何的污染。”曹仁賢在SNEC第十三屆(2019)國(guó)際太陽(yáng)能光伏與智慧能源(上海)論壇上發(fā)表演講時(shí)表示。
太陽(yáng)能制氫的前世今生
早在200年前,人類對(duì)氫能應(yīng)用就產(chǎn)生了興趣;從20世紀(jì)70年代起,氫能的制備和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展提速,全球出現(xiàn)了廣泛性的氫能研究潮。
1970年,美國(guó)通用汽車公司提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念;1976年美國(guó)斯坦福研究院就開(kāi)展了氫經(jīng)濟(jì)的可行性研究。到了近30年,隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重、能源更替、可再生電能供應(yīng)等情況,氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源,被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?br />
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史,伴隨著制氫技術(shù)的不斷發(fā)展。目前工業(yè)上制備氫氣的方法可分為:煤氣轉(zhuǎn)化;熱化學(xué)法;生物制氫;電解水制氫;生物質(zhì)熱解技術(shù)等。其中,使用化石燃料作為主原料的煤氣轉(zhuǎn)化法,占世界氫氣制備總量的96%。
雖然電解水制氫所占比重不足4%,太陽(yáng)能制氫比重更是所占比例甚微,但太陽(yáng)能制氫也有著40年的發(fā)展歷史,并被看作是最具前景的制氫方法之一。到目前為止,對(duì)太陽(yáng)能制氫的研究主要集中在:熱化學(xué)法制氫、光電化學(xué)分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。
其中,將太陽(yáng)能發(fā)電和電解水組合制氫組合成系統(tǒng)的技術(shù),是主流發(fā)展方向。從世界范圍來(lái)看,太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了相對(duì)成熟的階段。全球光伏發(fā)電裝機(jī)總量從2013年的135GW,逐步增長(zhǎng)到2017年的386GW,再飛躍到2018年的480GW。并且,光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化率記錄不斷被刷新,光伏技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。
從量到質(zhì)上,太陽(yáng)能制氫已初步成熟。
我國(guó)太陽(yáng)能制氫發(fā)展前景
在我國(guó),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。
特別是近期,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)城市將率先在2019年推廣氫燃料電池汽車。以氫燃料電池汽車為切入點(diǎn),我國(guó)“氫都”四起。
回看制氫和供氫環(huán)節(jié),據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2018年末,我國(guó)在建的加氫站有33座,建成的加氫站僅15座,其中10座為固定式,且大部分站的日加氫能力在200公斤以下;而日本已建成94座、德國(guó)56座、美國(guó)40座符合SAE標(biāo)準(zhǔn)的加氫站。
相對(duì)于傳統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)制氫的落后于人,我國(guó)在太陽(yáng)能制氫上有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前,在光伏新增裝機(jī)和總裝機(jī)量上,我國(guó)都領(lǐng)先于世界;多項(xiàng)光伏先進(jìn)技術(shù)和世界紀(jì)錄都在我們手上;尤其是我國(guó)光伏發(fā)電消納的需求,也給了太陽(yáng)能制氫發(fā)展的契機(jī)。
“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(wàn)噸的氫氣,100萬(wàn)噸的氫氣完全夠我們未來(lái)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。“曹仁賢給我們算了這樣一筆賬。
太陽(yáng)能制氫,實(shí)現(xiàn)了清潔能源生產(chǎn)清潔能源,并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。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,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。
原標(biāo)題:發(fā)電成本0.15元/kwh,新能源的未來(lái)—光伏制氫