光伏制氫的拐點將至

?網絡 ????|???? ?2021-05-24 15:08
  全世界最大的光伏公司隆基股份殺入“光伏制氫”領域。
  
  3月31日,工商登記顯示,西安隆基氫能科技有限公司于當天注冊成功,股東為西安隆基綠能創投管理有限公司和上海朱雀贏私募投資基金合伙企業(有限合伙),隆基股份創始人、CEO李振國親自擔任董事長、總經理,其中西安隆基綠能創投管理有限公司是隆基股份子公司。
  
  無獨有偶,繼隆基股份之后,煤化工行業千億市值上市公司寶豐能源也殺入“光伏制氫”領域。4月18日晚,寶豐能源發布公告稱,公司擬以自有資金10億元在寧夏寧東設立全資子公司,通過太陽能發電制取“綠氫”用于化工生產,實現新能源替代化石能源,減少煤炭消耗和二氧化碳排放。
  
  實際上,隆基股份和寶豐能源并不是國內光伏制氫的“吃螃蟹者”。此前,陽光電源、晶科能源、大唐集團、億利資源、長城汽車等都紛紛表示并實際涉足光伏制氫,將“綠氫”作為其業務多元化轉型的重要戰略布局。
  
  在“碳達峰、碳中和”熱潮下,氫能作為國家能源轉型的重要方向之一,備受政府和市場關注。中國作為全球最大的可再生能源發電國家,在包括光伏制氫在內的可再生能源制氫方面具有天然優勢,“十四五”期間或將迎來爆發式發展。
  
  受追捧,因雙倍清潔
  
  氫能作為一種儲量豐富、熱值高、能量密度大、來源多樣的綠色能源,被譽為21世紀的“終極能源”、21世紀最具發展前景的二次能源。
  
  氫在宇宙中分布廣泛,它構成了宇宙質量的75%;氫能是氫在物理與化學變化過程中釋放的能量;氫氣的來源多樣,可利用化石燃料生產,也可電解水生產;氫燃燒的產物是水,是世界上最干凈的能源。除核燃料外,氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。
  
  氫能受到世界各國的高度重視,美國、日本、澳大利亞等國已制定相關政策,將氫能列為國家清潔能源的重要組成部分。
  
  我國“十四五”規劃綱要中,氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產業之一。截至目前,已有十余個省及直轄市出臺氫能產業專項政策,超過40個市、縣出臺氫能產業相關政策。
  
  從產業鏈來看,氫能產業包括制氫、儲氫、運氫和用氫四個環節,其中制氫是整個氫能最基礎的環節。
  
  目前制氫技術主要分為化石能源制氫、工業副產氫和可再生能源電解水制氫,基于前述不同技術來源的氫能分別被稱為“灰氫”“藍氫”和“綠氫”。
  
  其中,化石能源制氫中的煤制氫是目前我國的主流制氫技術,雖然成本低,但其二氧化碳排放大,在目前節能減碳的大環境下是不被認可的路線;化石能源制氫的另外一種技術——天然氣制氫是國際主流的制氫技術,雖比煤制氫更清潔、更低碳,但成本比較高,再加上中國天然氣資源相對緊缺,也不是適合中國的技術路線;工業副產氫主要依附于主產品,成本不能完全可控,產能也會受到主產品的限制,只能作為氫能的輔助來源。
  
  可再生能源電解水制氫被認為是全球和中國未來主流的制氫技術,現在這種技術的核心痛點之一就是技術尚不成熟,成本比較高。根據有關研究數據顯示,可再生能源電解水制氫的成本為20~40元/千克,是煤制氫成本9.9元/千克的數倍。
  
  4月18日,中國石化董事長張玉卓在央視對話節目上指出:“目前96%以上是灰氫,正在往藍氫這個方向發展,未來綠氫會成為大場面、主場面。這個根本還是取決于成本。”
  
  研究顯示,電解水制氫的生產成本有85%來自用電成本。根據中國工程院院士周孝信的研究,“當光伏電價在每千瓦時0.3元以下時,制氫成本和天然氣制氫差不多,所以太陽能光伏制氫是非常有前景的。”
  
  目前全國大部分地區光伏電發電的度電成本已經降到了0.3~0.4元,部分地區如青海已經降到了0.2元。這說明光伏制氫已經非常接近天然氣制氫的能力,隨著度電成本的下降,光伏制氫實現經濟性的拐點已經臨近。
  
  從產業協同的角度來看,光伏制氫不僅可以用無法消納上網的光伏發電解決制氫的能源來源問題,而且還可以成為一種比化學儲能能量密度更高的儲能介質,作為數日、數周和數月的長時間儲能手段,來解決光伏發電所遇到的日間不平衡、季度不平衡等問題。未來,光伏加儲能或許會成為清潔電力的終極解決方案。
  
  春江暖,新玩家齊聚
  
  春江水暖鴨先知,實際上國內外企業已經紛紛布局光伏制氫了。
  
  在國外市場,2020年3月7日,日本新能源與產業技術開發組織(NEDO)、東芝能源系統與解決方案公司、東北電力公司和巖谷公司舉行了福島氫能研究項目(FH2R)開幕式。FH2R項目自2018年7月在南江(Namie)啟動,2020年2月底完成10兆瓦級制氫裝置建設并試運營,10兆瓦電解槽裝置每小時可產生高達1200立方米的氫氣,這是世界上最大的光伏制氫裝置該項目占地22萬平方米,其中光伏電站占地18萬平方米,研發以及制氫設施占地4萬平方米。
  
  再看國內市場,早在2018年,隆基股份已開始關注和布局光伏發電制氫,并在過去的三年內,與國內外知名科研機構、權威專家進行了深度合作,在電解水制氫裝備、光伏制氫等領域形成了技術積累。
  
  同時,作為中國最大的光伏逆變器公司,陽光電源在2019年成立了專門的氫能事業部,并與中科院大連化學物理研究所在先進質子交換膜電解水制氫技術、可再生能源與電解水制氫融合、制氫系統優化等方面展開深入合作。
  
  在項目落地上,陽光電源比隆基股份先行一步。2019年7月,陽光電源在山西晉中榆社縣簽訂了300兆瓦光伏和50兆瓦制氫綜合示范項目;2019年9月,山西省屯留區200兆瓦光伏發電項目(一期)開工暨二期500兆瓦光伏制氫項目正式落地。
  
  同時,寶豐能源在陽光電源之后,也上馬了光伏制氫項目。該公司于2019 年啟動200兆瓦光伏發電及2萬立方米/小時電解水制氫綜合應用示范項目,已于2021年年初建成部分項目并投入生產,將所產氫氣、氧氣直接送入化工裝置,實現新能源替代化石能源。
  
  該項目經過連續168小時的標準運行調試后,測算綜合成本可控制在1.34 元/立方米,與天然氣制氫成本相當。同時該公司計算在完全用折舊資金投資、自有資金不計利息的情況下,光伏發電成本僅為0.121元/千瓦時,對應氫氣成本約0.7元/立方米,與目前煤炭制氫成本0.6元/立方米接近。
  
  2020年,晶科能源與空氣化工產品(中國)投資有限公司簽署了戰略合作協議。雙方在光伏新能源領域展開合作,將“制氫”與“綠電”結合。
  
  2020年8月,為完善中國大唐集團新能源發電就地制氫產業發展布局,由云岡熱電公司作為項目具體承擔單位開展的6兆瓦光伏就地制氫科技示范項目落戶山西省大同市。作為大唐集團重大科技創新的重要依托與可再生能源大規模制氫方面的重要研究平臺,該項目正在有序推進中。
  
  2021年2月,億利潔能母公司億利資源集團與京能集團簽訂戰略合作協議,雙方將在光伏制氫等新產業開展深度合作。
  
  隆基股份產業研究總監白云飛公開表示,光伏發電已經成為全球最經濟的清潔能源,同時它的度電成本還在繼續下降,光伏發電的低度電成本給電解水制氫帶來了降低成本的機會。如果利用充足且經濟的光伏電力生產“綠氫”,就可以不斷擴大氫能的應用規模,加速實現全球各國減碳和脫碳的目標。
  
  因此,為了推動光伏制氫的發展,我國需要探索一條“綠氫”成本下降路徑,其中,電價是“綠氫”成本下降的決定性因素。氫能研究第三方專業咨詢機構香橙會研究院建議,期待國家相關主管部門以燃料電池汽車示范應用為契機,基于國家能源安全和國內大循環發展戰略,出臺可再生能源制氫優惠電價政策。據了解,目前僅有廣東、四川等地對可再生能源制氫項目予以優惠電價政策支持。