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光伏制氫的拐點將至

能源發(fā)展網(wǎng)發(fā)布時間:2021-05-24 00:00:00

全世界最大的光伏公司隆基股份殺入“光伏制氫”領域。

3月31日,工商登記顯示,西安隆基氫能科技有限公司于當天注冊成功,股東為西安隆基綠能創(chuàng)投管理有限公司和上海朱雀贏私募投資基金合伙企業(yè)(有限合伙),隆基股份創(chuàng)始人、CEO李振國親自擔任董事長、總經(jīng)理,其中西安隆基綠能創(chuàng)投管理有限公司是隆基股份子公司。

無獨有偶,繼隆基股份之后,煤化工行業(yè)千億市值上市公司寶豐能源也殺入“光伏制氫”領域。4月18日晚,寶豐能源發(fā)布公告稱,公司擬以自有資金10億元在寧夏寧東設立全資子公司,通過太陽能發(fā)電制取“綠氫”用于化工生產(chǎn),實現(xiàn)新能源替代化石能源,減少煤炭消耗和二氧化碳排放。

實際上,隆基股份和寶豐能源并不是國內(nèi)光伏制氫的“吃螃蟹者”。此前,陽光電源、晶科能源、大唐集團、億利資源、長城汽車等都紛紛表示并實際涉足光伏制氫,將“綠氫”作為其業(yè)務多元化轉型的重要戰(zhàn)略布局。

在“碳達峰、碳中和”熱潮下,氫能作為國家能源轉型的重要方向之一,備受政府和市場關注。中國作為全球最大的可再生能源發(fā)電國家,在包括光伏制氫在內(nèi)的可再生能源制氫方面具有天然優(yōu)勢,“十四五”期間或將迎來爆發(fā)式發(fā)展。

受追捧,因雙倍清潔

氫能作為一種儲量豐富、熱值高、能量密度大、來源多樣的綠色能源,被譽為21世紀的“終極能源”、21世紀最具發(fā)展前景的二次能源。

氫在宇宙中分布廣泛,它構成了宇宙質量的75%;氫能是氫在物理與化學變化過程中釋放的能量;氫氣的來源多樣,可利用化石燃料生產(chǎn),也可電解水生產(chǎn);氫燃燒的產(chǎn)物是水,是世界上最干凈的能源。除核燃料外,氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。

氫能受到世界各國的高度重視,美國、日本、澳大利亞等國已制定相關政策,將氫能列為國家清潔能源的重要組成部分。

我國“十四五”規(guī)劃綱要中,氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產(chǎn)業(yè)之一。截至目前,已有十余個省及直轄市出臺氫能產(chǎn)業(yè)專項政策,超過40個市、縣出臺氫能產(chǎn)業(yè)相關政策。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看,氫能產(chǎn)業(yè)包括制氫、儲氫、運氫和用氫四個環(huán)節(jié),其中制氫是整個氫能最基礎的環(huán)節(jié)。

目前制氫技術主要分為化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源電解水制氫,基于前述不同技術來源的氫能分別被稱為“灰氫”“藍氫”和“綠氫”。

其中,化石能源制氫中的煤制氫是目前我國的主流制氫技術,雖然成本低,但其二氧化碳排放大,在目前節(jié)能減碳的大環(huán)境下是不被認可的路線;化石能源制氫的另外一種技術——天然氣制氫是國際主流的制氫技術,雖比煤制氫更清潔、更低碳,但成本比較高,再加上中國天然氣資源相對緊缺,也不是適合中國的技術路線;工業(yè)副產(chǎn)氫主要依附于主產(chǎn)品,成本不能完全可控,產(chǎn)能也會受到主產(chǎn)品的限制,只能作為氫能的輔助來源。

可再生能源電解水制氫被認為是全球和中國未來主流的制氫技術,現(xiàn)在這種技術的核心痛點之一就是技術尚不成熟,成本比較高。根據(jù)有關研究數(shù)據(jù)顯示,可再生能源電解水制氫的成本為20~40元/千克,是煤制氫成本9.9元/千克的數(shù)倍。

4月18日,中國石化董事長張玉卓在央視對話節(jié)目上指出:“目前96%以上是灰氫,正在往藍氫這個方向發(fā)展,未來綠氫會成為大場面、主場面。這個根本還是取決于成本。”

研究顯示,電解水制氫的生產(chǎn)成本有85%來自用電成本。根據(jù)中國工程院院士周孝信的研究,“當光伏電價在每千瓦時0.3元以下時,制氫成本和天然氣制氫差不多,所以太陽能光伏制氫是非常有前景的。”

目前全國大部分地區(qū)光伏電發(fā)電的度電成本已經(jīng)降到了0.3~0.4元,部分地區(qū)如青海已經(jīng)降到了0.2元。這說明光伏制氫已經(jīng)非常接近天然氣制氫的能力,隨著度電成本的下降,光伏制氫實現(xiàn)經(jīng)濟性的拐點已經(jīng)臨近。

從產(chǎn)業(yè)協(xié)同的角度來看,光伏制氫不僅可以用無法消納上網(wǎng)的光伏發(fā)電解決制氫的能源來源問題,而且還可以成為一種比化學儲能能量密度更高的儲能介質,作為數(shù)日、數(shù)周和數(shù)月的長時間儲能手段,來解決光伏發(fā)電所遇到的日間不平衡、季度不平衡等問題。未來,光伏加儲能或許會成為清潔電力的終極解決方案。

春江暖,新玩家齊聚

春江水暖鴨先知,實際上國內(nèi)外企業(yè)已經(jīng)紛紛布局光伏制氫了。

在國外市場,2020年3月7日,日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)組織(NEDO)、東芝能源系統(tǒng)與解決方案公司、東北電力公司和巖谷公司舉行了福島氫能研究項目(FH2R)開幕式。FH2R項目自2018年7月在南江(Namie)啟動,2020年2月底完成10兆瓦級制氫裝置建設并試運營,10兆瓦電解槽裝置每小時可產(chǎn)生高達1200立方米的氫氣,這是世界上最大的光伏制氫裝置該項目占地22萬平方米,其中光伏電站占地18萬平方米,研發(fā)以及制氫設施占地4萬平方米。

再看國內(nèi)市場,早在2018年,隆基股份已開始關注和布局光伏發(fā)電制氫,并在過去的三年內(nèi),與國內(nèi)外知名科研機構、權威專家進行了深度合作,在電解水制氫裝備、光伏制氫等領域形成了技術積累。

同時,作為中國最大的光伏逆變器公司,陽光電源在2019年成立了專門的氫能事業(yè)部,并與中科院大連化學物理研究所在先進質子交換膜電解水制氫技術、可再生能源與電解水制氫融合、制氫系統(tǒng)優(yōu)化等方面展開深入合作。

在項目落地上,陽光電源比隆基股份先行一步。2019年7月,陽光電源在山西晉中榆社縣簽訂了300兆瓦光伏和50兆瓦制氫綜合示范項目;2019年9月,山西省屯留區(qū)200兆瓦光伏發(fā)電項目(一期)開工暨二期500兆瓦光伏制氫項目正式落地。

同時,寶豐能源在陽光電源之后,也上馬了光伏制氫項目。該公司于2019年啟動200兆瓦光伏發(fā)電及2萬立方米/小時電解水制氫綜合應用示范項目,已于2021年年初建成部分項目并投入生產(chǎn),將所產(chǎn)氫氣、氧氣直接送入化工裝置,實現(xiàn)新能源替代化石能源。

該項目經(jīng)過連續(xù)168小時的標準運行調(diào)試后,測算綜合成本可控制在1.34元/立方米,與天然氣制氫成本相當。同時該公司計算在完全用折舊資金投資、自有資金不計利息的情況下,光伏發(fā)電成本僅為0.121元/千瓦時,對應氫氣成本約0.7元/立方米,與目前煤炭制氫成本0.6元/立方米接近。

2020年,晶科能源與空氣化工產(chǎn)品(中國)投資有限公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。雙方在光伏新能源領域展開合作,將“制氫”與“綠電”結合。

2020年8月,為完善中國大唐集團新能源發(fā)電就地制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局,由云岡熱電公司作為項目具體承擔單位開展的6兆瓦光伏就地制氫科技示范項目落戶山西省大同市。作為大唐集團重大科技創(chuàng)新的重要依托與可再生能源大規(guī)模制氫方面的重要研究平臺,該項目正在有序推進中。

2021年2月,億利潔能母公司億利資源集團與京能集團簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將在光伏制氫等新產(chǎn)業(yè)開展深度合作。

隆基股份產(chǎn)業(yè)研究總監(jiān)白云飛公開表示,光伏發(fā)電已經(jīng)成為全球最經(jīng)濟的清潔能源,同時它的度電成本還在繼續(xù)下降,光伏發(fā)電的低度電成本給電解水制氫帶來了降低成本的機會。如果利用充足且經(jīng)濟的光伏電力生產(chǎn)“綠氫”,就可以不斷擴大氫能的應用規(guī)模,加速實現(xiàn)全球各國減碳和脫碳的目標。

因此,為了推動光伏制氫的發(fā)展,我國需要探索一條“綠氫”成本下降路徑,其中,電價是“綠氫”成本下降的決定性因素。氫能研究第三方專業(yè)咨詢機構香橙會研究院建議,期待國家相關主管部門以燃料電池汽車示范應用為契機,基于國家能源安全和國內(nèi)大循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略,出臺可再生能源制氫優(yōu)惠電價政策。據(jù)了解,目前僅有廣東、四川等地對可再生能源制氫項目予以優(yōu)惠電價政策支持。(能源評論•首席能源觀)

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