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【科技資訊】綠色能源:光伏制氫或將成為新能源未來

在我國,綠色能源代替化石能源的大潮已全面開啟,且風勢漸趨擴大。尤其是光伏產業,雖然起步晚于風電產業,但經過曲折發展,與老大哥同步邁入了平價上網時代。光伏的多種應用形式,也讓整個產業保持著活力與發展想象。

與此同時,氫能作為新的綠色能源主力,受到了越來越廣泛的關注。近兩年,在新能源各行業補貼普遍退坡的情況下,氫能保持著補貼力度的持續不變,并在2019迎來了爆發之年。

當光伏遇見氫能,又一個全新的新能源應用藍海誕生了。太陽能制氫,這個已被提出40余年的新能源應用,在光伏產業邁入成年,氫能茁壯成長之際,迎來了歷史性發展時機。

太陽能制氫完全有可能成為大的儲能環節。我們可以在西部光照好的地方制氫,離網的制氫,通過電力的轉換裝置直接制氫,沒有任何二氧化碳排放,沒有任何的污染。曹仁賢在SNEC第十三屆(2019)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)論壇上發表演講時表示。

太陽能制氫的前世今生

早在200年前,人類對氫能應用就產生了興趣;20世紀70年代起,氫能的制備和應用技術發展提速,全球出現了廣泛性的氫能研究潮。

1970年,美國通用汽車公司提出了氫經濟的概念;1976年美國斯坦福研究院就開展了氫經濟的可行性研究。到了近30年,隨著環境污染的日趨嚴重、能源更替、可再生電能供應等情況,氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的新能源,被視為最具發展潛力的清潔能源。 

氫能產業的發展史,伴隨著制氫技術的不斷發展。目前工業上制備氫氣的方法可分為:煤氣轉化;熱化學法;生物制氫;電解水制氫;生物質熱解技術等。其中,使用化石燃料作為主原料的煤氣轉化法,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%,太陽能制氫比重更是所占比例甚微,但太陽能制氫也有著40年的發展歷史,并被看作是最具前景的制氫方法之一。到目前為止,對太陽能制氫的研究主要集中在:熱化學法制氫、光電化學分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。 

其中,將太陽能發電和電解水組合制氫組合成系統的技術,是主流發展方向。從世界范圍來看,太陽能發電產業已經進入到了相對成熟的階段。全球光伏發電裝機總量從2013年的135GW,逐步增長到2017年的386GW,再飛躍到2018年的480GW。并且,光伏發電轉化率記錄不斷被刷新,光伏技術取得了長足進步。 

從量到質上,太陽能制氫已初步成熟。

我國太陽能制氫發展前景  

在我國,目前氫能產業主要以燃料電池為關聯的氫工業應用為主,促進著新能源汽車、分布式供能等新興產業的發展。

特別是近期,隨著十城千輛的氫燃料電池汽車推廣計劃的風聲漸起,包含北京、上海、成都、蘇州、張家口等在內的十個城市將率先在2019年推廣氫燃料電池汽車。以氫燃料電池汽車為切入點,我國氫都四起。

回看制氫和供氫環節,據數據統計,截至2018年末,我國在建的加氫站有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56座、美國40座符合SAE標準的加氫站。 

相對于傳統大規模工業制氫的落后于人,我國在太陽能制氫上有著無可比擬的優勢。目前,在光伏新增裝機和總裝機量上,我國都領先于世界;多項光伏先進技術和世界紀錄都在我們手上;尤其是我國光伏發電消納的需求,也給了太陽能制氫發展的契機。

10MW光伏每小時可制造10立方的氫氣,25平方公里的光伏發電列陣,可以做一個小型的制氫城,一年可以產100萬噸的氫氣,100萬噸的氫氣完全夠我們未來幾年用。初步計算,在光照好的地方,制氫的光伏發電成本大概在15分錢一度電,是大幅度低于現在制氫的電力成本。曹仁賢給我們算了這樣一筆賬。

太陽能制氫,實現了清潔能源生產清潔能源,并可以有效地消納光伏發電,可以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,成為我國能源安全和能源結構調整的又一生力軍。

(資訊來源:光伏能源圈)


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