氣候變化是當(dāng)今人類(lèi)面臨的重大全球性挑戰(zhàn)。在國(guó)家大力發(fā)展低碳綠色經(jīng)濟(jì)的背景下，光伏在技術(shù)、成本、商業(yè)模式等方面進(jìn)入了創(chuàng)新發(fā)展的新階段，光伏產(chǎn)業(yè)跨界融合的趨勢(shì)愈加明顯。相比于化石能源制氫、化工副產(chǎn)物氫氣回收、電解水制氫，“光伏+氫”作為零碳能源和清潔儲(chǔ)能載體，成為光伏跨界融合的典型路徑，也為光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了新的應(yīng)用場(chǎng)景和廣闊的市場(chǎng)需求。
“光伏+氫”成為未來(lái)清潔能源的終極解決方案
氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗弧臍涞膩?lái)源上看，光伏制氫可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無(wú)碳化，可以最終實(shí)現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上的減碳或脫碳。同時(shí)，氫作為儲(chǔ)能介質(zhì)具有比鋰電池儲(chǔ)能更高的能量密度，非常適合長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能手段，來(lái)解決光伏發(fā)電所遇到的日間不平衡，季度不平衡等問(wèn)題。
光伏制氫具備平抑光伏發(fā)電不穩(wěn)定性，提升儲(chǔ)能效用的特殊優(yōu)勢(shì)，為光伏發(fā)電創(chuàng)造了新的應(yīng)用場(chǎng)景和廣闊的市場(chǎng)需求。英國(guó)石油公司BP最新發(fā)布的《世界能源展望》中指出，到2050年，氫能占終端能源消費(fèi)總量比例或?qū)⒃鲩L(zhǎng)16%，其中電解水制氫將成供氫主體，中國(guó)的電解水制氫率先采用可再生能源，據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書(shū)顯示，到2050年，我國(guó)可再生能源電解制氫將占?xì)錃夤?yīng)結(jié)構(gòu)的70%。
光伏發(fā)電的成本優(yōu)勢(shì)使得商業(yè)化成為現(xiàn)實(shí)
隨著成本大幅下降，光伏發(fā)電的市場(chǎng)價(jià)值逐步顯現(xiàn)，已在全球許多國(guó)家和地區(qū)成為最經(jīng)濟(jì)的發(fā)電方式，具備了大規(guī)模應(yīng)用、逐步替代化石能源的條件。
今年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省分析了核能、光伏、風(fēng)力、煤炭、液化天然氣(LNG)等15種發(fā)電成本，其估算數(shù)據(jù)顯示，2030年的光伏發(fā)電成本為每千瓦時(shí)8-12日元，甚至低于核電的成本，這是首次光伏發(fā)電與核電的成本將會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。(估算均為新設(shè)發(fā)電站時(shí)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)所需的標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用，不包括接入輸電網(wǎng)的費(fèi)用等。)根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2011年-2020年，光伏系統(tǒng)價(jià)格下降超過(guò)4.3倍，組件價(jià)格下降超過(guò)5.7倍，2021年，我國(guó)已經(jīng)全面進(jìn)入平價(jià)時(shí)代。在越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)，光伏清潔能源將成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的電力產(chǎn)品。
世界各國(guó)加緊布局搶抓“光伏+氫”發(fā)展機(jī)遇
國(guó)際上，日歐美等國(guó)走在了光伏制氫產(chǎn)業(yè)化的前列。2017年12月，日本政府發(fā)布《氫能源基本戰(zhàn)略》，強(qiáng)調(diào)了日本領(lǐng)先于世界實(shí)現(xiàn)氫能源社會(huì)的重要性并部署相關(guān)具體政策。日本投資建設(shè)了世界最先進(jìn)的福島氫能源研究基地(FH2R)，是世界上規(guī)模最大的可再生能源制氫工廠(chǎng)，占地22萬(wàn)平米，其中光伏電場(chǎng)占地18萬(wàn)平米，研發(fā)以及制氫設(shè)施占地4萬(wàn)平米。該項(xiàng)目配備20MW的光伏發(fā)電系統(tǒng)以及10MW的電解槽裝置，每小時(shí)可產(chǎn)生高達(dá)1200標(biāo)方的氫氣(額定功率運(yùn)行)。其產(chǎn)生的氫氣將為固定式氫燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池汽車(chē)和公共汽車(chē)等提供動(dòng)力。
福島氫能研究基地(FH2R)
2020年10月，歐盟委員會(huì)發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》和《歐盟能源系統(tǒng)整合策略》，計(jì)劃未來(lái)十年向氫能產(chǎn)業(yè)投入數(shù)千億歐元，旨在刺激綠色復(fù)蘇并加強(qiáng)歐盟在清潔能源技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位的投資。德國(guó)也通過(guò)了《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，旨在通過(guò)促進(jìn)創(chuàng)新氫能技術(shù)研發(fā)增強(qiáng)德國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，成為全球氫能的領(lǐng)導(dǎo)者。據(jù)媒體統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)正在開(kāi)發(fā)的13個(gè)最大的綠色氫能源項(xiàng)目，大部分采用是光伏制氫，總投資超過(guò)千億美元，總量達(dá)到了驚人的61GW，項(xiàng)目基本位于澳大利亞、歐盟、美洲等國(guó)。
我國(guó)正積極推進(jìn)“光伏+氫”產(chǎn)業(yè)鏈布局
2020年12月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書(shū)，加速發(fā)展綠氫制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備，促進(jìn)氫能燃料電池技術(shù)鏈、氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《關(guān)于引導(dǎo)加大金融支持力度 促進(jìn)風(fēng)電和光伏發(fā)電等行業(yè)健康有序發(fā)展的通知》和《關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》，支持光伏產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。
國(guó)內(nèi)多省已將氫能納入“十四五”規(guī)劃，浙江、廣東、河北、山東、天津、重慶等20多個(gè)省市出臺(tái)了氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策，受市場(chǎng)前景吸引，包括中國(guó)石化、隆基股份、陽(yáng)光電源、寶豐能源等眾多企業(yè)，積極布局光伏制氫市場(chǎng)。如隆基股份是全球最大的硅片制造商，也是全球最大光伏組件商，成立了氫能科技公司，押注光伏制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展;同時(shí)，與同濟(jì)大學(xué)合作共建氫能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在綠氫技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化等方面進(jìn)行深度合作，推動(dòng)“光伏+氫”模式陸續(xù)落地。現(xiàn)階段，我國(guó)綠氫項(xiàng)目已近40個(gè)，多集中在西北和華北地區(qū)，如甘肅蘭州新區(qū)的液態(tài)太陽(yáng)能燃料合成示范工程項(xiàng)目、山西大同的中國(guó)大唐6MG光伏就地制氫科技示范項(xiàng)目、山西運(yùn)城的陽(yáng)光能源光伏制氫項(xiàng)目等。
上海是國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)最早的地區(qū)之一，擁有上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中科院上海技物所、中科院上海光機(jī)所等國(guó)內(nèi)最早從事光伏研發(fā)的學(xué)府和機(jī)構(gòu);在多晶硅、硅片、太陽(yáng)電池等原材料和器件，以及光伏專(zhuān)用設(shè)備、光伏平衡部件和配套輔材輔料等方面具有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ);在光伏電站建設(shè)、運(yùn)營(yíng)投資管理、氫燃料電池汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域的整合水平不斷提升。近兩年，更加快了嘉定、青浦、臨港等氫能特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)，嘉定氫能港集聚了捷氫科技、未勢(shì)能源、上燃動(dòng)力、豐田汽車(chē)上海先進(jìn)技術(shù)中心、堀場(chǎng)儀器、上海智能型新能源汽車(chē)功能型平臺(tái)等;青浦區(qū)制定了《青浦區(qū)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，中石化氫能(上海)總部、氫能叉車(chē)示范運(yùn)營(yíng)等項(xiàng)目將落戶(hù)青浦工業(yè)區(qū);臨港新片區(qū)發(fā)布了《中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)綜合能源建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃(2020-2022年)》，將新建4座油氫合建站，建成氫燃料電池動(dòng)力的中運(yùn)量公交(T6線(xiàn))，謀劃布局可再生能源制氫、高效低成本氫氣儲(chǔ)運(yùn)、加氫站建設(shè)、燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)等。
按照上海市《燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施計(jì)劃》，到2023年，規(guī)劃上海燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)“百站、千億、萬(wàn)輛”總體目標(biāo)，加氫站接近100座并建成運(yùn)行超過(guò)30座，加氫網(wǎng)絡(luò)全國(guó)最大，形成產(chǎn)出規(guī)模約1000億元，發(fā)展規(guī)模全國(guó)前列，推廣燃料電池汽車(chē)接近10000輛，應(yīng)用規(guī)模全國(guó)領(lǐng)先。“光伏+氫”的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)上海市燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，助力上海打造世界級(jí)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中心。
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