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太阳能制氢的前世今生

发布日期:2019/8/15



       在我国,绿色能源代替化石能源的大潮已全面开启,且风势渐趋扩大。尤其是光伏产业,虽然起步晚于风电产业,但经过曲折发展,与“老大哥”同步迈入了平价上网时代。光伏的多种应用形式,也让整个产业保持着活力与发展想象。


       光伏制氢或将成为新能源未来


       与此同时,氢能作为新的绿色能源主力,受到了越来越广泛的关注。近两年,在新能源各行业补贴普遍退坡的情况下,氢能保持着补贴力度的持续不变,并在2019迎来了爆发之年。


       当光伏遇见氢能,又一个全新的新能源应用蓝海诞生了。太阳能制氢,这个已被提出40余年的新能源应用,在光伏产业迈入“成年”,氢能茁壮成长之际,迎来了历史性发展时机。


    “太阳能制氢完全有可能成为大的储能环节。我们可以在西部光照好的地方制氢,离网的制氢,通过电力的转换装置直接制氢,没有任何二氧化碳排放,没有任何的污染。”曹仁贤在SNEC第十三届(2019)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)论坛上发表演讲时表示。


       太阳能制氢的前世今生


       早在200年前,人类对氢能应用就产生了兴趣;从20世纪70年代起,氢能的制备和应用技术发展提速,全球出现了广泛性的氢能研究潮。


      1970年,美国通用汽车公司提出了“氢经济”的概念;1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。到了近30年,随着环境污染的日趋严重、能源更替、可再生电能供应等情况,氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为最具发展潜力的清洁能源。


       氢能产业的发展史,伴随着制氢技术的不断发展。目前工业上制备氢气的方法可分为:煤气转化;热化学法;生物制氢;电解水制氢;生物质热解技术等。其中,使用化石燃料作为主原料的煤气转化法,占世界氢气制备总量的96%。


      虽然电解水制氢所占比重不足4%,太阳能制氢比重更是所占比例甚微,但太阳能制氢也有着40年的发展历史,并被看作是最具前景的制氢方法之一。到目前为止,对太阳能制氢的研究主要集中在:热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢等。


       其中,将太阳能发电和电解水组合制氢组合成系统的技术,是主流发展方向。从世界范围来看,太阳能发电产业已经进入到了相对成熟的阶段。全球光伏发电装机总量从2013年的135GW,逐步增长到2017年的386GW,再飞跃到2018年的480GW。并且,光伏发电转化率记录不断被刷新,光伏技术取得了长足进步。


       从量到质上,太阳能制氢已初步成熟。


       我国太阳能制氢发展前景


       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。


       特别是近期,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在2019年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。


       回看制氢和供氢环节,据数据统计,截至2018年末,我国在建的加氢站有33座,建成的加氢站仅15座,其中10座为固定式,且大部分站的日加氢能力在200公斤以下;而日本已建成94座、德国56座、美国40座符合SAE标准的加氢站。


       相对于传统大规模工业制氢的落后于人,我国在太阳能制氢上有着无可比拟的优势。目前,在光伏新增装机和总装机量上,我国都领先于世界;多项光伏先进技术和世界纪录都在我们手上;尤其是我国光伏发电消纳的需求,也给了太阳能制氢发展的契机。


    “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。“曹仁贤给我们算了这样一笔账。


       太阳能制氢,实现了清洁能源生产清洁能源,并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。




来源:强哥频道

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