氣候變化是當今人類面臨的重大全球性挑戰(zhàn)。在國家大力發(fā)展低碳綠色經(jīng)濟的背景下，光伏在技術、成本、商業(yè)模式等方面進入了創(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)造了新的應用場景和廣闊的市場需求。
“光伏+氫”成為未來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世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?。從氫的來源上看，光伏制氫可實現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無碳化，可以最終實現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上的減碳或脫碳。同時，氫作為儲能介質具有比鋰電池儲能更高的能量密度，非常適合長時間儲能手段，來解決光伏發(fā)電所遇到的日間不平衡，季度不平衡等問題。
光伏制氫具備平抑光伏發(fā)電不穩(wěn)定性，提升儲能效用的特殊優(yōu)勢，為光伏發(fā)電創(chuàng)造了新的應用場景和廣闊的市場需求。英國石油公司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總量比例或將增長16%，其中電解水制氫將成供氫主體，中國的電解水制氫率先采用可再生能源，據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書顯示，到2050年，我國可再生能源電解制氫將占氫氣供應結構的70%。
光伏發(fā)電的成本優(yōu)勢使得商業(yè)化成為現(xiàn)實
隨著成本大幅下降，光伏發(fā)電的市場價值逐步顯現(xiàn)，已在全球許多國家和地區(qū)成為最經(jīng)濟的發(fā)電方式，具備了大規(guī)模應用、逐步替代化石能源的條件。
今年7月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省分析了核能、光伏、風力、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發(fā)生逆轉。(估算均為新設發(fā)電站時建設和運營所需的標準費用，不包括接入輸電網(wǎng)的費用等。)根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，2011年-2020年，光伏系統(tǒng)價格下降超過4.3倍，組件價格下降超過5.7倍，2021年，我國已經(jīng)全面進入平價時代。在越來越多的國家和地區(qū)，光伏清潔能源將成為最具競爭力的電力產(chǎn)品。
世界各國加緊布局搶抓“光伏+氫”發(fā)展機遇
國際上，日歐美等國走在了光伏制氫產(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》，強調了日本領先于世界實現(xiàn)氫能源社會的重要性并部署相關具體政策。日本投資建設了世界最先進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，占地22萬平米，其中光伏電場占地18萬平米，研發(fā)以及制氫設施占地4萬平米。該項目配備20MW的光伏發(fā)電系統(tǒng)以及10MW的電解槽裝置，每小時可產(chǎn)生高達1200標方的氫氣(額定功率運行)。其產(chǎn)生的氫氣將為固定式氫燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池汽車和公共汽車等提供動力。
福島氫能研究基地(FH2R)
2020年10月，歐盟委員會發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》和《歐盟能源系統(tǒng)整合策略》，計劃未來十年向氫能產(chǎn)業(yè)投入數(shù)千億歐元，旨在刺激綠色復蘇并加強歐盟在清潔能源技術方面的領導地位的投資。德國也通過了《國家氫能戰(zhàn)略》，旨在通過促進創(chuàng)新氫能技術研發(fā)增強德國工業(yè)競爭力，成為全球氫能的領導者。據(jù)媒體統(tǒng)計，全球范圍內正在開發(fā)的13個最大的綠色氫能源項目，大部分采用是光伏制氫，總投資超過千億美元，總量達到了驚人的61GW，項目基本位于澳大利亞、歐盟、美洲等國。
我國正積極推進“光伏+氫”產(chǎn)業(yè)鏈布局
2020年12月，國務院發(fā)布《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書，加速發(fā)展綠氫制取、儲運和應用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術裝備，促進氫能燃料電池技術鏈、氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。國家發(fā)改委出臺《關于引導加大金融支持力度 促進風電和光伏發(fā)電等行業(yè)健康有序發(fā)展的通知》和《關于2021年新能源上網(wǎng)電價政策有關事項的通知》，支持光伏產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。
國內多省已將氫能納入“十四五”規(guī)劃，浙江、廣東、河北、山東、天津、重慶等20多個省市出臺了氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策，受市場前景吸引，包括中國石化、隆基股份、陽光電源、寶豐能源等眾多企業(yè)，積極布局光伏制氫市場。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，與同濟大學合作共建氫能聯(lián)合實驗室，在綠氫技術研發(fā)、人才培養(yǎng)、產(chǎn)學研成果轉化等方面進行深度合作，推動“光伏+氫”模式陸續(xù)落地。現(xiàn)階段，我國綠氫項目已近40個，多集中在西北和華北地區(qū)，如甘肅蘭州新區(qū)的液態(tài)太陽能燃料合成示范工程項目、山西大同的中國大唐6MG光伏就地制氫科技示范項目、山西運城的陽光能源光伏制氫項目等。
上海是國內光伏產(chǎn)業(yè)啟動最早的地區(qū)之一，擁有上海交通大學、復旦大學、中科院上海技物所、中科院上海光機所等國內最早從事光伏研發(fā)的學府和機構;在多晶硅、硅片、太陽電池等原材料和器件，以及光伏專用設備、光伏平衡部件和配套輔材輔料等方面具有產(chǎn)業(yè)基礎;在光伏電站建設、運營投資管理、氫燃料電池汽車等產(chǎn)業(yè)鏈領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，嘉定氫能港集聚了捷氫科技、未勢能源、上燃動力、豐田汽車上海先進技術中心、堀場儀器、上海智能型新能源汽車功能型平臺等;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、氫能叉車示范運營等項目將落戶青浦工業(yè)區(qū);臨港新片區(qū)發(fā)布了《中國(上海)自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)綜合能源建設三年行動計劃(2020-2022年)》，將新建4座油氫合建站，建成氫燃料電池動力的中運量公交(T6線)，謀劃布局可再生能源制氫、高效低成本氫氣儲運、加氫站建設、燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)等。
按照上海市《燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實施計劃》，到2023年，規(guī)劃上海燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)“百站、千億、萬輛”總體目標，加氫站接近100座并建成運行超過30座，加氫網(wǎng)絡全國最大，形成產(chǎn)出規(guī)模約1000億元，發(fā)展規(guī)模全國前列，推廣燃料電池汽車接近10000輛，應用規(guī)模全國領先。“光伏+氫”的產(chǎn)業(yè)化應用將引領產(chǎn)業(yè)轉型升級，推進上海市燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展，助力上海打造世界級汽車產(chǎn)業(yè)中心。
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