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光伏產(chǎn)業(yè)(中國十大光伏企業(yè))

光伏發(fā)電作為國家鼓勵的綠色清潔能源，近年來裝機容量不斷增加。但光伏發(fā)電存在隨機性、波動性、階段性供電等問題，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。隨著光伏裝機容量的不斷擴大，光伏發(fā)電將面臨儲能增加的問題，這給光伏發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。光伏發(fā)電制氫用于天然氣摻混和燃料電池，可以豐富終端用戶能源消費的多樣性，保障能源安全。也是解決光伏發(fā)電面臨問題的一個途徑。

光伏發(fā)電制氫在資源類地區(qū)經(jīng)濟可行，成本低于天然氣和甲醇。隨著光伏發(fā)電成本的不斷下降，光伏發(fā)電制氫的競爭力將進一步增強。本文不考慮氫氣的運輸成本。光伏發(fā)電直供應靠近需求側(cè)，一類資源區(qū)主要集中在西北地區(qū)。該地區(qū)氫氣用戶主要是煉化企業(yè)，耗氣量大，制氫站規(guī)模大。

今年4月20日，“國家太陽能電解水制氫綜合示范工程”在寧夏銀川寧東化工基地正式投產(chǎn)。包括20萬千瓦光伏發(fā)電裝置和2萬標準立方米/小時的電解水制氫裝置。據(jù)項目負責人介紹，該項目制氫綜合成本可控制在34元/標方，所產(chǎn)氫氣已進入寶豐能源烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)。下一步將通過科技創(chuàng)新，提高轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本，使發(fā)電成本控制在0.068元/千瓦時，“綠氫”成本控制在0.7元/標。

光伏組件價格快速下降。隨著價格的進一步降低，一些二類資源地區(qū)的光伏發(fā)電制氫將具有競爭力。這些地區(qū)離負荷中心比較近，經(jīng)濟發(fā)達，氫氣需求量大。光伏發(fā)電制氫工藝簡單，運維難度低，制氫規(guī)模可根據(jù)場地和需求模塊化。隨著燃料電池技術的進步，分布式可再生能源用于燃料電池制氫也將是未來的重要發(fā)展趨勢。

光伏發(fā)電技術和制氫技術相對成熟，光伏制氫系統(tǒng)技術研究相對較多，但尚未出現(xiàn)大規(guī)模項目。光伏制氫技術主要集中在光伏制氫聯(lián)合運行模式的優(yōu)化和光伏制氫系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。目前的研究主要集中在系統(tǒng)設計的優(yōu)化上，而對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性研究較少。本文重點研究光伏制氫的經(jīng)濟性，并與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)制氫的成本進行比較，為光伏制氫的發(fā)展路徑提供建議。

光伏制氫技術路線

光伏制氫主要是利用光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電直接為制氫站制氫供電。與傳統(tǒng)電站相比，DC光伏發(fā)電系統(tǒng)減少了逆變和升壓過程。主要設備設施包括光伏組件、接線盒、支架、基礎、接地裝置等。光伏模塊可以根據(jù)制氫站的輸入電壓和電流要求進行串聯(lián)和并聯(lián)配置，從而提高系統(tǒng)效率。目前電解水制氫技術成熟，設備簡單，操作管理方便，純度高，無污染。技術路線主要有三條。

堿性電解槽制氫。這種電解槽結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模制氫，價格低廉，效率低70%~80%左右。其主要設備包括電源、陰陽極、隔膜、電解液和電解槽箱。電解液通常是氫氧化鈉溶液，電解槽主要有單極和雙極。

質(zhì)子交換膜電解槽制氫。效率高于堿性電解槽，主要采用離子交換技術。該電解槽主要由聚合物膜和陽極、陰極電極組成。由于質(zhì)子傳導率高，可以大大增加電解槽的工作電流，從而提高電解效率。隨著質(zhì)子交換膜和貴金屬電極技術的進步，PEM電解槽的制氫成本將大大降低。

固體氧化物電解槽制氫。它可以在高溫下工作，熱能可以替代部分電能，效率高，成本低。固體氧化物電解槽是三種電解槽中效率最高的設備，反應后的余熱可與汽輪機和制冷系統(tǒng)聯(lián)合回收，效率可提高90%。

電解水制氫技術路線成熟，目前尚未大規(guī)模推廣的關鍵因素是電價。目前用工業(yè)電制氫成本太高，市場競爭力差。

光伏發(fā)電和制氫的經(jīng)濟分析

目前市場上成熟的制氫方法主要有煤氣化、甲醇、天然氣和工業(yè)副產(chǎn)品。煤氣化制氫投資成本高，隨著規(guī)模的增大，單位投資急劇下降，原料便宜。按5800大卡煙煤計算，價格為500元/噸時，制氫成本僅為0.7元/Nm3:

煤制氫成本表▼

甲醇生產(chǎn)投資低，適用于2500Nm3以下的制氫規(guī)模。按照1Nm3氫氣消耗0.72 kg甲醇，甲醇價格按2319元/噸計算。制氫的成本如下:

甲醇制氫成本表▼

制氫單位投資成本低，1000Nm3

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