在我國，綠色能源代替化石能源的大潮已全面開啟，且風(fēng)勢(shì)漸趨擴(kuò)大。尤其是光伏產(chǎn)業(yè)，雖然起步晚于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，但經(jīng)過曲折發(fā)展，與“老大哥”同步邁入了平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。光伏的多種應(yīng)用形式，也讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)保持著活力與發(fā)展想象。
與此同時(shí)，氫能作為新的綠色能源主力，受到了越來越廣泛的關(guān)注。近兩年，在新能源各行業(yè)補(bǔ)貼普遍退坡的情況下，氫能保持著補(bǔ)貼力度的持續(xù)不變，并在2019迎來了爆發(fā)之年。
當(dāng)光伏遇見氫能，又一個(gè)全新的新能源應(yīng)用藍(lán)海誕生了。太陽能制氫，這個(gè)已被提出40余年的新能源應(yīng)用，在光伏產(chǎn)業(yè)邁入“成年”，氫能茁壯成長之際，迎來了歷史性發(fā)展時(shí)機(jī)。
“太陽能制氫完全有可能成為大的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。我們可以在西部光照好的地方制氫，離網(wǎng)的制氫，通過電力的轉(zhuǎn)換裝置直接制氫，沒有任何二氧化碳排放，沒有任何的污染。”陽光電源董事長曹仁賢在SNEC第十三屆(2019)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)論壇上發(fā)表演講時(shí)表示。
太陽能制氫的前世今生
早在200年前，人類對(duì)氫能應(yīng)用就產(chǎn)生了興趣;從20世紀(jì)70年代起，氫能的制備和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展提速，全球出現(xiàn)了廣泛性的氫能研究潮。
1970年，美國通用汽車公司提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念;1976年美國斯坦福研究院就開展了氫經(jīng)濟(jì)的可行性研究。到了近30年，隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重、能源更替、可再生電能供應(yīng)等情況，氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源，被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?/p>
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史，伴隨著制氫技術(shù)的不斷發(fā)展。目前工業(yè)上制備氫氣的方法可分為：煤氣轉(zhuǎn)化;熱化學(xué)法;生物制氫;電解水制氫;生物質(zhì)熱解技術(shù)等。其中，使用化石燃料作為主原料的煤氣轉(zhuǎn)化法，占世界氫氣制備總量的96%。
雖然電解水制氫所占比重不足4%，太陽能制氫比重更是所占比例甚微，但太陽能制氫也有著40年的發(fā)展歷史，并被看作是最具前景的制氫方法之一。到目前為止，對(duì)太陽能制氫的研究主要集中在：熱化學(xué)法制氫、光電化學(xué)分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。
其中，將太陽能發(fā)電和電解水組合制氫組合成系統(tǒng)的技術(shù)，是主流發(fā)展方向。從世界范圍來看，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到了相對(duì)成熟的階段。全球光伏發(fā)電裝機(jī)總量從2013年的135GW，逐步增長到2017年的386GW，再飛躍到2018年的480GW。并且，光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化率記錄不斷被刷新，光伏技術(shù)取得了長足進(jìn)步。
從量到質(zhì)上，太陽能制氫已初步成熟。
我國太陽能制氫發(fā)展前景
在我國，目前氫能產(chǎn)業(yè)主要以燃料電池為關(guān)聯(lián)的氫工業(yè)應(yīng)用為主，促進(jìn)著新能源汽車、分布式供能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
特別是近期，隨著“十城千輛”的氫燃料電池汽車推廣計(jì)劃的風(fēng)聲漸起，包含北京、上海、成都、蘇州、張家口等在內(nèi)的十個(gè)城市將率先在2019年推廣氫燃料電池汽車。以氫燃料電池汽車為切入點(diǎn)，我國“氫都”四起。
回看制氫和供氫環(huán)節(jié)，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年末，我國在建的加氫站有33座，建成的加氫站僅15座，其中10座為固定式，且大部分站的日加氫能力在200公斤以下;而日本已建成94座、德國56座、美國40座符合SAE標(biāo)準(zhǔn)的加氫站。
相對(duì)于傳統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)制氫的落后于人，我國在太陽能制氫上有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前，在光伏新增裝機(jī)和總裝機(jī)量上，我國都領(lǐng)先于世界;多項(xiàng)光伏先進(jìn)技術(shù)和世界紀(jì)錄都在我們手上;尤其是我國光伏發(fā)電消納的需求，也給了太陽能制氫發(fā)展的契機(jī)。
“10MW光伏每小時(shí)可制造10立方的氫氣，25平方公里的光伏發(fā)電列陣，可以做一個(gè)小型的制氫城，一年可以產(chǎn)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(jì)算，在光照好的地方，制氫的光伏發(fā)電成本大概在1毛5分錢一度電，是大幅度低于現(xiàn)在制氫的電力成本。“陽光電源董事長曹仁賢給我們算了這樣一筆賬。
太陽能制氫，實(shí)現(xiàn)了清潔能源生產(chǎn)清潔能源，并可以有效地消納光伏發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)兩種重要新能源之間的有效結(jié)合應(yīng)用。隨著光伏發(fā)電和電解水制氫技術(shù)的不斷發(fā)展，成本的逐漸降低，太陽能制氫將能逐漸滿足商業(yè)化的要求，成為我國能源安全和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的又一生力軍。
