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1、光伏制氢原理 太阳能制氢的基本原理就是先使用太阳能光伏发电，然后将水电解得到氢气和氧气。而太阳能光伏发电制氢储能技术的核心思想是当太阳能充足但无法上网、需要弃光时，利用光电将水电解制成氢气（和氧气），将氢气储存起来；当需要电能时，将储存的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池或其他方式）转换为电能输送上网。光伏制氢是能源的重大革命，原因为何？光伏水电解制氢是将太阳能发电和电解水制氢组合成系统的技术，并且有着 40 年的发展历史，被看作是最有前景的制氢方法之一。光伏发电制氢主要利用光伏发电系统所发直流电直接供应制氢站制氢。光伏直流发电系统相比传统电站减少了逆变和升压的过程，主要设备设施包括光伏组件、
2、汇流箱、支架、基础、接地装置等，光伏组件可根据制氢站输入电压和电流要求进行串、并连配置，从而提高系统效率。电解水制氢目前技术成熟、设备简单，运行和管理较为方便，制取氢气纯度较高，无污染。然而，高昂的耗电成本是大多数企业刻意回避水电解制氢的重要原因，但是随着大规模光伏技术的不断进步，以及逐渐低廉的电价，现如今多数地区维持在 0.29 元/千瓦时左右。并且，根据网络上的不完全统计显示，截至目前，全国处于筹备或建设中的“绿氢”项目已达 30 个。其中，超过 20 个项目选择“光伏+氢”这一技术路线。随着一批批项目的落地，光伏装机规模的持续扩张以及发电成本的进一步下降，预计未来光伏制氢将进一步下降，进
3、入发展正循环。据万联证券预测，到 2025 年，光伏系统度电成本将下降至 0.22 元/千瓦时，在光资源充沛的区域，光伏制氢电力成本有望达到 0.15 元/千瓦时，带动制氢成本持续降低，扩大产业发展空间。并且目前，部分企业已经宣布可以实现全离网光伏制氢，实现燃料电池用氢气发电并网、光、储、网多模式混合制氢系统，综合能量管理策略实现，提升制氢设备利用率、碱性电解槽低功率运行数据收集，探究弱功率下，碱液电解槽的适配性能、智能监控系统，实现光伏制氢系统无人值守等。相信不久光伏制氢的用电成本就会被限制在用户可接受的范围内，使光伏制氢成本低于传统天然气/煤制氢。而大规模的光伏制氢必将成为了商用制氢的首选
4、。“绿色氢气”作为实现气候目标的新兴领域，正成为行业焦点。国际能源署（IEA）署长法提赫?比罗尔表示，当前全球原油经济大幅震荡，“绿色氢气”正在迎来“属于它的时代”。作为新兴产业，理应获得各国政府的更多支持。和传统的制氢方式相比，“绿色氢气”有几个突出优点 首先，生产的原材料是“绿色的”，无论是水，还是其他用来发电的可再生能源，整体对环境友好，并且电解水制氢只会生成氢气和氧气，不会产生碳氧化合物对环境造成污染；其次，“绿色氢气”可以解决可再生能源发电过剩、发电间歇性，从而无法满足电网应用需求的困境。最后，制氢用的原料水是现实生活中最容易获取的资源之一，因此不需要考虑原料的用量问题。业内人士普遍
5、认为，氢气作为重要的工业原料以及清洁燃料，在未来几十年里将形成竞争的格局。事实上，国际上不少国家已开始对绿色氢气的探索。截止目前，日本、英国、澳大利亚等国家陆续公布了氢能战略。而欧盟拟定的“绿色协议”中已将“清洁氢气”制定为“优先发展领域”，这一定义包括了天然气制氢以及可再生能源制氢。光伏发电作为国家鼓励发展的绿色清洁能源，近年装机规模不断增大，但光伏发电具有随机性、波动性、阶段性供电等问题，增加了电网调度的难度。随着光伏装机规模的不断扩大，光伏发电将面临增加储能的问题，而储能问题正是所有能源问题中最重要的部分之一。利用清洁能源电力电解技术得到氢气，将氢气存储于高效储氢装置中，再利用燃料电池技
6、术，将存储的能量回馈到电网，或者将存储的高纯度氢气送入氢产业链直接利用。储能技术让人们的生活得到了更多的保障。当电力系统出现问题时，人们可以利用这些储存起来的氢保障正常的生活秩序。南通安思卓新能源有限公司发布了最新开发的全球最大的集装箱式超大容量单槽制氢技术，新设备不仅采用了国际上成本最低的可再生能源光伏制氢技术，而且全套装置仅采用三个集装箱，占地面积远小于国际同行，充分体现了产品在高性能材料和系统集成设计上的优势，克服了采用传统方法不可持续性和不可规模化的瓶颈。并且设备出厂时已完成几乎全部组装和测试，不需要 2-3 个月的长时间安装，仅需 2 周即可完成安装。全自动化设备，实现 24x7 无
7、人值守。而且可适用于苛刻环境，可在最低-40C 环境中运行，无需搭建A 级防火厂房，可直接部署。氢能源在中国还处于萌芽阶段，但是在海外市场，已占据了非常重要的商业布局。全球已有约 70 个在建中的绿氢项目，其中 GW 级项目 22 个，主要分布在欧洲（11 个）和澳大利亚（7 个），中东和南美也有巨大潜力。从绿氢产能来看，全球规划中的 GW 级绿氢项目产能合计 144.1GW，其中欧洲和澳大利亚占了接近 93%，处于领先。按照之前欧盟提出的 2024 年电解槽规模达 6GW、2030 年达 40GW的目标来看，现有规划中的绿氢项目如能顺利投产则将大幅超额达标。其中，德国将有望成为最大的氢气消费
8、国之一。德国目前的战略草案是计划到 2030 年，清洁氢占德国工业用氢总量达 20%，德国未来将拥有安装 5GW 电解槽的能力。到 2026 年，德国相关领域投资将超过 14 亿欧元。德国工业联合会（BDI）称，发展氢能经济将是德国工业重中之重。该国除了在欧洲各国布局以外，也积极规划从中东、北非和澳大利亚等地区调用外部氢源，以满足未来氢气需求。太阳能制氢，实现了可再生能源生产清洁能源，并可以有效地消纳光伏发电，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，多数专家认为太阳能制氢或会成为我国能源安全和能源结构调整
9、的又一生力军。今年的 7 月份，在欧盟宣布碳中和计划之前，已有 30 多个国家宣布碳中和目标，包括墨西哥、马尔代夫等，此后中国、日本、韩国接连提出碳中和目标。全球重要的经济体，也就是占全球 GDP75%、占全球碳排放量 65%的国家开始碳中和。中国承诺在 2030 年前，二氧化碳的排放将不再增长，达到峰值之后会逐渐减下去；而到 2060 年，针对排放的二氧化碳，中国会采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉，因此发展氢能产业是一项关乎国家完成碳中和的大事。我国可再生能源资源充足，也有大量的副产氢资源，相关市场规模宏大，氢能产业有着广阔发展空间。因此，发展氢能产业，不仅可促使我国减少油气对外依赖，提高能源安全水平，减少大气污染排放，改善生态环境，建设清洁时代美好家园，还能带动能源科技创新、能源结构调整、能源体系变革和可再生资源高效开发利用，对我国能源体系的高质量发展、高能耗产业清洁转型、高端装备制造以及汽车等产业创新发展，都具有重大战略意义。