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水瓶座今日运势

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#星座命理#

#氢能源##光伏制氢# 【光伏制氢】能源领域的新一轮变革

我国首个万吨级光伏制氢项目启动

事件:11月30日(周二),中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设,标志着我国首个万吨级光伏绿氢示范项目正式启动。

该项目投资金额近30亿元,预计2023年6月建成投产,投产后年产绿氢可达2万吨。项目将包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分,建成后预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨,生产的绿氢将替代中国石化现有的天然气制氢。

氢作为一种储能介质,具有比锂电池储能更高的能量密度,不仅能够一种储能手段,来解决光伏发电所遇到的日间不平衡,季度不平衡等问题;此外氢能是最具发展潜力的清洁能源之一,生成物为水,是碳中和政策是有力抓手。

“十四五”期间中国石化将大力发展新能源业务,并把氢能作为新能源业务主攻方向。该示范项目充分发挥新疆资源优势,投产后将开创绿氢炼化新发展路径,对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重大示范效应。

同时,重大设备机械、核心材料将全部实现国产化,包括光伏组件、电解水制氢“心脏”电解槽、储氢罐、输氢管线等重大设备机械及核心材料全部实现国产化,对光伏制氢产业链有带动作用。

为什么选择光伏制氢

当电价低于0.3元每千瓦时,光伏制氢将进一步增强成本竞争力,后续有望为光伏发电创造一个新的应用场景和广阔的市场需求。

目前制氢方式为天然气制氢、煤制氢、焦炉气制氢、电解水制氢等,光伏制氢为电解水制氢的分支,其中来自煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%,工业副产占 18%, 电解水制氢仅占1%。

从制氢成本来看,天然气成本在0.6-1.2元/Nm2,是制氢的最经济的形式;而绿氢受制于转换效率等问题,制氢成本最高,目前绿氢成本为3-5元每平方米,是天然气制氢的5倍以上。但从碳排放的角度来看,光伏制氢为零碳排放,产品纯度也高,能够实现新能源替代化石能源,充分减少二氧化碳排放,是碳中和政策所倡导方向。

由于电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右,因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。当电价低于0.3元每千瓦时,水解制氢成本才能和天然气制氢成本相当。根据国网能源研究院发布数据,到2025年,平均度电成本在0.22-0.462元每千瓦时。光伏发电制氢伴随发电成本持续下降,其未来制氢竞争力将进一步增强。

光伏制氢为光伏发电创造了一个新的应用场景和广阔的市场需求。目前全球氢气需求量约6千万吨/年,如果全部由光伏发电来生产,需要超过1500GW的光伏。未来三十年氢的年均新增需求在2000万吨以上,每年需要新增约900GW光伏装机。

光伏制氢的路线

技术路线来看,碱性电解槽制氢成本较低但效率仅70-80%,聚合物薄膜电解槽制氢效率更高但成本高,固体氧化物制氢成本低效率高,但目前处于实验室阶段。

氢能作为一种热值高、能量密度大、来源多样的清洁高效二次能源,被誉为21世纪的“终极能源”。目前主流的制氢路线是通过煤炭、天然气等传统能源制氢,这种制氢模式却存在高碳排的问题。光伏制氢属于”绿氢“,是电解水制氢的的一种方法,即通过光伏发电来电解水生产,不仅生产过程无碳排放,而且使用过程也是零碳排,实现了真正的双倍清洁。

当前光伏制氢主要有三种技术路线:

1)碱性电解槽制氢:主要设备包括电源、阴阳极、横膈膜、电解液和电解槽箱体组成,电解液通常为氢氧化钠溶液,电解槽主要包括单极式和双极式。
优点:结构简单,适合大规模制氢,成本较低。缺点:效率相对较低,大约为70%-80%。

2)聚合物薄膜电解槽制氢:电解槽主要由聚合物薄膜、阴阳两电极组成。
优点:使用了离子交换技术,效率较碱性电解槽效率更高。缺点:聚合物薄膜电解槽制氢成本较高,但未来伴随质子交换膜、电极贵金属技术进步,成本有望降低。

3)固体氧化物电解槽制氢:电解质是一种固体陶瓷材料,阳极和阴极分别由特殊的粉末制成,与电解质层形成三明治形式的夹层结构。
优点:可以在高温环境下工作,成本较低,效率较高,可以达到90%。缺点:产业化趋势处于实验室阶段,且设备启停不变。

光伏制氢受益环节

一是制氢设备:光伏制氢设备的主要构成是电解槽,电力转换系统,水循环以及气体分离提纯等模块。其中,电解槽在制氢系统中成本占比约40-50%,是制氢系统的核心部分,未来电解槽的降本增效是提升光伏制氢经济型的核心要素之一。

二是切入氢能赛道的公司:常规的制氢技术路线中以传统化石能源制氢为主,未来制氢路线上将由化石能源制氢逐步过渡至可再生能源制氢。由于氢能产业链在国内仍处于发展初期,率先切入氢能源赛道的公司有望获得先发优势,伴随政策与技术进步、成本降低的产业趋势而获取竞争优势。

三是储氢与加氢:储氢技术设施的建设和完善是后续氢能规模化发展的前提,就氢气的短途运输而言,高压气态储运是当前的主要手段。此外,输氢管道也是氢气储运的重要组成部分。对于加氢环节,由于氢燃料电池汽车等需求端往往小而分散,因此加氢站是氢能源发展中不可缺少的环节。 https://t.cn/zQDk7Ky


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