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在守望中前行!可再生能源制氢项目建设提速

日期:2022-01-21    来源:中国电力报

国际氢能网

2022
01/21
09:44
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关键词: 制氢原料 可再生能源制氢 绿氢规模化

“双碳”目标提出后,氢能发展步入快车道,受制氢原料的影响,可再生能源制氢将脱碳目标落到实处。产业发展新路径明确后,技术研发及产线布局相继展开。未来,绿氢规模化应用有望早日实现。

1月10日,河南省发展改革委员会就可再生能源制氢发布示范项目公示,涉及风电、光伏两种新能源制氢形式共计三个项目,规划风电、光伏新增装机容量129兆瓦,制氢能力达到每年5965万标准立方米。

“双碳”目标提出后,各地制氢项目纷纷加快上马。绿电制氢、绿色用能,将能源转化,再通过技术创新手段达到全过程的清洁、高效、无污染。未来,氢能产业从原料端口布局,可再生能源将扮演重要角色。绿电制绿氢,绿氢绿色用,全新概念的大规模推广应用将会改变人们日常生活的方方面面。

隆基氢能大型碱性水电解槽产能于2022年将达到1.5吉瓦,预计到2025年形成产能5~10吉瓦。田野 摄

多地项目得到批复

1月4日,国家能源局、工业和信息化部、住房和城乡建设部、交通运输部、农业农村部联合印发《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025)》提出,支持智能光伏制氢等试点示范项目建设,加快开展制氢系统与光伏耦合技术研究。同时,将支持建设一批光伏储能、光伏制氢等系统验证平台,加强多领域横纵联合。

1月5日,甘肃省人民政府办公厅印发甘肃省“十四五”能源发展规划的通知,通知指出,“十四五”时期甘肃省可再生能源制氢能力将达到20万吨/年。

近年来,北京、上海、广东、江苏、山东等地纷纷制订氢能发展规划,并先行先试推动氢能及燃料电池产业化进程。

能源转型过程中电力脱碳成绩斐然,而在非电的能源应用领域脱碳工作也势在必行。如能源化工领域、钢铁冶炼领域、建筑材料领域,以及未来长距离的远洋运输、航空运输,包括北方地区取暖,方方面面对于非电燃料的依赖,促使非电燃料的获得必须要用氢作为介质来实现。

我国电力系统正加速清洁化转型,但近60%领域的碳排放无法通过电力脱碳解决,引入氢能势在必行。

据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测,受益于可再生能源成本下降以及碳排放约束,2020~2030年间绿氢比例将从3%上升15%。2050年我国氢气需求量将接近6000万吨,在终端能源体系中占比10%,其中绿氢比例增长到70%。

何为绿氢?

绿氢为可再生能源电解水制氢。根据电解形式和材料的不同,电解水制氢主要分为碱性电解水、质子交换膜电解水(PEM)、阴离子交换膜(AEM)和固体氧化物电解水(SOE)四类。其中,碱性电解水技术已经实现工业规模化产氢,技术成熟。而PEM处于产业化发展初期,AEM和SOE还处在实验室开发阶段。

预计在较长时间内,碱性电解水制氢仍是主要的电解水制氢手段。碱性电解水制氢技术成熟,单套设备产氢能力强、设备制造成本低。

长期看,我国制造端积累的研发、快速产业化等优势将向氢能领域快速传导。

隆基氢能认为不引入氢能,将无法做到真正的深度脱碳。2021年底,其研制的大型碱性水电解槽在技术上进入行业领先行列。该电解槽采用高电流密度设计,纯化后氢气纯度为99.999%,设备寿命超过20万小时。同时兼顾多套大型电解槽对应一套气液分离系统及气体纯化系统,提高了大规模制氢工厂的集约性。分布式IO控制系统不仅集成度高、节约材料,还可实现系统全自动无人值守高效运行。

几乎是同一时间点,由中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、华能四川能源开发有限公司、四川华能氢能科技有限公司、考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司联合研制的国际首套1300标准立方米/小时碱性制氢水电解槽在苏州下线。

据了解,当前生产条件下,电解水制氢设备的产能建设周期大约是每吉瓦7~12个月,包含电解槽制造、总装机加工等工序。

上述业内人士预测,“十四五”期间制氢行业以产业蓄力、示范区规划、国家级政策制定为主,进而形成一定的产业规模。在“十四五”末期将会在国家政策激励下,建成一些具有商业盈利模式的项目。市场大规模地爆发预计在“十四五”末期或者“十五五”初期,并在“十五五”时期将高速增长。预计到2030年之后,整个市场将进入绿氢平价化发展的新阶段。

降本需求迫切

目前,国内批复的绿氢项目多以示范项目为主,其项目经济性仍有待提升。

据了解,电解水制氢设备共分为六大模块。针对碱性水电解槽实施技术改造从而实现制造端降本增效,已在大部分行业同仁中达成共识。

上述业内人士表示,将来电解水制氢设备会在科研院所、行业企业等的共同努力下持续降低。

抛开制造因素,水电解制氢成本70%来自于电价压力。降低电价将能带来更低的绿氢成本。依据2021年国内外光伏发电上网电价研究表明,沙特最低上网电价1.04美分/千瓦时,折合约0.07元人民币/千瓦时;四川甘孜,上网电价0.147元人民币/千瓦时。使用更低成本的绿电制氢,其氢能产品将更具竞争力。

近年来,我国光伏、风电的度电成本快速下降,多数地区已经实现平价上网。以光伏发电为例,目前,我国大部分地区的光伏上网电价约在0.2元人民币/千瓦时,其中最低电价已降至0.14元人民币/千瓦时,采用光伏发电进行制氢的电费成本仅为7~10元人民币/千克。未来,随着光伏度电成本的继续下降,光伏发电进行电解水制氢的成本还将继续带动绿氢成本下降。

上述业内人士提议,对绿氢生产环节进行补贴,使绿氢价格与煤制氢、天然气制氢相当,促进绿氢的消纳。在氢能产业发展进入成熟阶段后,可通过补贴退坡的方式促进绿氢产业技术进步,带动全产业链降本,最终实现绿氢平价。

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