成本僅0.15元/度，光伏制氫能否成為國家能源結構調整的重要手段？
來源：氫云鏈 2020-07-17
氫作為傳統化石燃料的一種可行的綠色替代品，甚至作為商業融合的潛在解決方案得到了廣泛關注，通常被稱為清潔能源的圣杯。然而，盡管它引起了很多轟動，但并不是所有種類的氫都是真正的綠色選擇。
唯一的問題是，我們還沒有找到一種經濟上可行的方法來生產”綠色氫，而不需要使用大量資金或數噸能源投入，但目前我們已快接近這個門檻。
十年前，國內光伏產業開始萌芽，隨后如雨后春筍般遍布在各個地區。十年后，氫能產業以星星之火點燃全球，特別是在中國，在相關政策和社會資本的引導下，已然呈現出一片燎原之勢。
而今，這兩個新能源代表產業的結合—光伏制氫，已被視為未來新能源最具潛力的發展方向之一。
1、何為光伏制氫？
光伏制氫其實也是太陽能制氫，它的基本原理就是先使用太陽能光伏發電，然后將水電解得到氫氣和氧氣。而太陽能光伏發電制氫儲能技術的核心思想是當太陽能充足但無法上網、需要棄光時，利用光電將水電解制成氫氣（和氧氣），將氫氣儲存起來；當需要電能時，將儲存的氫氣通過不同方式（內燃機、燃料電池或其他方式）轉換為電能輸送上網。
2、光伏制氫技術路線
光伏發電制氫主要利用光伏發電系統所發直流電直接供應制氫站制氫用電。光伏直流發電系統相比傳統電站減少了逆變和升壓的過程，主要設備設施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎、接地裝置等，光伏組件可根據制氫站輸入電壓和電流要求進行串、并連配置，從而提高系統效率。電解水制氫目前技術成熟、設備簡單，運行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無污染，主要有堿性電解槽制氫、聚合物薄膜電解槽（PEM Electrolyzer）制氫、固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫3種技術路線。
3、光伏制氫優勢
光伏制氫最大的優勢就是儲能，而氫氣作為一種理想的能量載體，優勢也是十分明顯的，例如：氫氣能以極高的轉換效率（50%-90%）轉化為電能或者其他燃料；氫氣可以作為太陽能、風能等可再生能源波動性和不穩定性的補償；氫氣能以氣態、液態甚至固態形式存儲；氫氣可以長距離通過管道或氣罐進行運輸； 氫氣是一種高能量重量比的燃料（142MJ/kg），遠高于化石燃料；氫氣燃燒的最終產物只有水，使用中不會有污染物的排放等等，都是它的優勢。
4、國內光伏制氫產業發展
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。
2019年，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。
2020年，國家能源局將氫納入能源體系，國家財政部發出開展燃料電池汽車示范推廣意見稿，國家發改委推進研究制定氫能支持政策的文件的相繼發布，讓氫能產業插上了快速騰飛的翅膀。
而基于目前氫云產業來看，氫云鏈認為，將綠色氫推向市場的最大障礙是資本成本的降低；陽光電源董事長曹仁賢曾表示“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1毛5分錢一度電，是大幅度低于現在制氫的電力成本。“
據氫云鏈統計，目前，我國穩步推進的光伏制氫項目已有近10項。
表1 國內光伏制氫項目
5、國外光伏制氫發展
而在國際市場上，日本、德國、荷蘭、澳大利亞、加拿大等國家均已開展大型光伏制氫項目的研究或投入。
由日本經產省下屬的NEDO、東芝、東北電力公司和巖谷產業公司建設了太陽能制氫工廠-福島氫能源研究基地，據悉，該基地占地總面積為22萬公頃，其中18萬公頃為太陽能發電區域，4萬公頃為制氫車間，是目前全世界最大規模的制氫工廠。
澳大利亞BOC制氫項目是澳政府與英國BOC公司合作，利用太陽能電解法制氫。
德國與摩洛哥簽署了氫能源研究和投資合作協議，支持摩洛哥建立綠色氫能源研究平臺，在太陽能等新能源領域對摩洛哥進行知識產權轉讓和氫方面的合作。空氣產品公司與ACWA Power和NEOM宣布簽署了一項協議，他們將共同投資50億美元，建造一個使用可再生能源的世界級綠色氫基氨工廠。
6、總結
光伏發電目前已經作為國家重點鼓勵發展的綠色清潔能源，不過，光伏發電具有隨機性、波動性、階段性供電等問題，增加了電網調度難度；而隨著裝機規模不斷增大，光伏發電在儲能方面的劣勢就凸顯出來，而此時太陽能制氫，光伏制氫是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。
因此，氫云鏈認為，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。
