我國首個(gè)萬噸級(jí)光伏制氫項(xiàng)目啟動(dòng)

事件：11月30日（周二），中國石化新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)建設(shè)，標(biāo)志著我國首個(gè)萬噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

該項(xiàng)目投資金額近30億元，預(yù)計(jì)2023年6月建成投產(chǎn)，投產(chǎn)后年產(chǎn)綠氫可達(dá)2萬噸。項(xiàng)目將包括光伏發(fā)電、輸變電、電解水制氫、儲(chǔ)氫、輸氫五大部分，建成后預(yù)計(jì)每年可減少二氧化碳排放48.5萬噸，生產(chǎn)的綠氫將替代中國石化現(xiàn)有的天然氣制氫。
氫作為一種儲(chǔ)能介質(zhì)，具有比鋰電池儲(chǔ)能更高的能量密度，不僅能夠一種儲(chǔ)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；此外氫能是最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?，生成物為水，是碳中和政策是有力抓手?br>“十四五”期間中國石化將大力發(fā)展新能源業(yè)務(wù)，并把氫能作為新能源業(yè)務(wù)主攻方向。該示范項(xiàng)目充分發(fā)揮新疆資源優(yōu)勢(shì)，投產(chǎn)后將開創(chuàng)綠氫煉化新發(fā)展路徑，對(duì)煉化企業(yè)大規(guī)模利用綠氫實(shí)現(xiàn)碳減排具有重大示范效應(yīng)。
同時(shí)，重大設(shè)備機(jī)械、核心材料將全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，包括光伏組件、電解水制氫“心臟”電解槽、儲(chǔ)氫罐、輸氫管線等重大設(shè)備機(jī)械及核心材料全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，對(duì)光伏制氫產(chǎn)業(yè)鏈有帶動(dòng)作用。

為什么選擇光伏制氫

當(dāng)電價(jià)低于0.3元每千瓦時(shí)，光伏制氫將進(jìn)一步增強(qiáng)成本競爭力，后續(xù)有望為光伏發(fā)電創(chuàng)造一個(gè)新的應(yīng)用場景和廣闊的市場需求。

目前制氫方式為天然氣制氫、煤制氫、焦?fàn)t氣制氫、電解水制氫等，光伏制氫為電解水制氫的分支，其中來自煤制氫的氫氣占比約62%、天然氣制氫占19%，工業(yè)副產(chǎn)占 18%， 電解水制氫僅占1%。

圖片

從制氫成本來看，天然氣成本在0.6-1.2元/Nm2，是制氫的最經(jīng)濟(jì)的形式；而綠氫受制于轉(zhuǎn)換效率等問題，制氫成本最高，目前綠氫成本為3-5元每平方米，是天然氣制氫的5倍以上。但從碳排放的角度來看，光伏制氫為零碳排放，產(chǎn)品純度也高，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源替代化石能源，充分減少二氧化碳排放，是碳中和政策所倡導(dǎo)方向。
由于電費(fèi)占整個(gè)水電解制氫生產(chǎn)費(fèi)用的80%左右，因此水電解制氫成本的關(guān)鍵在于耗能問題。當(dāng)電價(jià)低于0.3元每千瓦時(shí)，水解制氫成本才能和天然氣制氫成本相當(dāng)。根據(jù)國網(wǎng)能源研究院發(fā)布數(shù)據(jù)，到2025年，平均度電成本在0.22-0.462元每千瓦時(shí)。光伏發(fā)電制氫伴隨發(fā)電成本持續(xù)下降，其未來制氫競爭力將進(jìn)一步增強(qiáng)。
光伏制氫為光伏發(fā)電創(chuàng)造了一個(gè)新的應(yīng)用場景和廣闊的市場需求。目前全球氫氣需求量約6千萬噸/年，如果全部由光伏發(fā)電來生產(chǎn)，需要超過1500GW的光伏。未來三十年氫的年均新增需求在2000萬噸以上，每年需要新增約900GW光伏裝機(jī)。

光伏制氫的路線

技術(shù)路線來看，堿性電解槽制氫成本較低但效率僅70-80%，聚合物薄膜電解槽制氫效率更高但成本高，固體氧化物制氫成本低效率高，但目前處于實(shí)驗(yàn)室階段。
氫能作為一種熱值高、能量密度大、來源多樣的清潔高效二次能源，被譽(yù)為21世紀(jì)的“終極能源”。目前主流的制氫路線是通過煤炭、天然氣等傳統(tǒng)能源制氫，這種制氫模式卻存在高碳排的問題。光伏制氫屬于”綠氫“，是電解水制氫的的一種方法，即通過光伏發(fā)電來電解水生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)過程無碳排放，而且使用過程也是零碳排，實(shí)現(xiàn)了真正的雙倍清潔。

當(dāng)前光伏制氫主要有三種技術(shù)路線:
1）堿性電解槽制氫：主要設(shè)備包括電源、陰陽極、橫膈膜、電解液和電解槽箱體組成，電解液通常為氫氧化鈉溶液，電解槽主要包括單極式和雙極式。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模制氫，成本較低。缺點(diǎn)：效率相對(duì)較低，大約為70%-80%。
2）聚合物薄膜電解槽制氫：電解槽主要由聚合物薄膜、陰陽兩電極組成。
優(yōu)點(diǎn)：使用了離子交換技術(shù)，效率較堿性電解槽效率更高。缺點(diǎn)：聚合物薄膜電解槽制氫成本較高，但未來伴隨質(zhì)子交換膜、電極貴金屬技術(shù)進(jìn)步，成本有望降低。
3）固體氧化物電解槽制氫：電解質(zhì)是一種固體陶瓷材料，陽極和陰極分別由特殊的粉末制成，與電解質(zhì)層形成三明治形式的夾層結(jié)構(gòu)。
優(yōu)點(diǎn)：可以在高溫環(huán)境下工作，成本較低，效率較高，可以達(dá)到90%。缺點(diǎn)：產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)處于實(shí)驗(yàn)室階段，且設(shè)備啟停不變。

光伏制氫受益環(huán)節(jié)

一是制氫設(shè)備：光伏制氫設(shè)備的主要構(gòu)成是電解槽，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，水循環(huán)以及氣體分離提純等模塊。其中，電解槽在制氫系統(tǒng)中成本占比約40-50%，是制氫系統(tǒng)的核心部分，未來電解槽的降本增效是提升光伏制氫經(jīng)濟(jì)型的核心要素之一。

二是切入氫能賽道的公司：常規(guī)的制氫技術(shù)路線中以傳統(tǒng)化石能源制氫為主，未來制氫路線上將由化石能源制氫逐步過渡至可再生能源制氫。由于氫能產(chǎn)業(yè)鏈在國內(nèi)仍處于發(fā)展初期，率先切入氫能源賽道的公司有望獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)，伴隨政策與技術(shù)進(jìn)步、成本降低的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)而獲取競爭優(yōu)勢(shì)。
三是儲(chǔ)氫與加氫：儲(chǔ)氫技術(shù)設(shè)施的建設(shè)和完善是后續(xù)氫能規(guī)模化發(fā)展的前提，就氫氣的短途運(yùn)輸而言，高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是當(dāng)前的主要手段。此外，輸氫管道也是氫氣儲(chǔ)運(yùn)的重要組成部分。對(duì)于加氫環(huán)節(jié)，由于氫燃料電池汽車等需求端往往小而分散，因此加氫站是氫能源發(fā)展中不可缺少的環(huán)節(jié)。
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