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光伏發電制氫技術的經濟可行性

所屬分類:公司頭條    發布時間: 2021-08-25    作者:admin
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光伏發電作為鼓勵發展的綠色清潔能源,近年裝機規模不斷變大,但光伏發電具有隨機性、波動性、階段性供電等問題,增加了電網調度難度。隨著光伏裝機規模的不斷擴大,光伏發電將面臨增加儲能問題,為光伏發電持續發展帶來了一定挑戰。光伏發電制氫用于天然氣摻燒、燃料電池,可豐富終端用戶用能多樣性,也是解決光伏發電所面臨問題的一種途徑。

光伏發電

光伏發電技術和制氫技術都較為成熟,光伏制氫系統技術研究相對較多,但還未出現大型工程。光伏制氫技術主要集中在光伏制氫聯合運行模式優化與光伏制氫系統設計及優化方面,目前研究主要集中于系統設計優化,對于整個系統的經濟性缺乏研究。

光伏制氫技術路線

光伏發電制氫主要利用光伏發電系統所發直流電直接供應制氫站制氫用電。光伏直流發電系統相比傳統電站減少了逆變和升壓的過程,主要設備設施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎、接地裝置等,光伏組件可根據制氫站輸入電壓和電流要求進行串、并連配置,從而提高系統效率。電解水制氫目前技術成熟、設備簡單,運行和管理較為方便,制取氫氣純度較高,沒有污染,主要有3種技術路線。

質子交換膜電解槽(PEM Electrolyzer)制氫。效率較堿性電解槽效率更高,主要使用了離子交換技術。電解槽主要由聚合物薄膜、陰陽組成,由于較高的質子傳導性,電解槽工作電流可大大提高,從而提升電解效率。隨著質子交換膜、貴金屬技術進步,PEM電解槽制氫成本將會大大降低。

固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫??稍诟邷叵鹿ぷ?,部分電能可由熱能替代,效率高、成本低,固體氧化物電解槽是三種電解槽中效率很高的設備,反應后的廢熱可與汽輪機、制冷系統進行聯合循環利用,提升效率,可達到百分之90。

電解水制氫技術路線成熟,目前未大規模推廣關鍵因素為電價問題,以目前工業用電用來制氫成本過高,市場競爭力較差。

光伏發電制氫在資源一類區域已具備經濟可行性,較天然氣制氫、甲醇制氫成本較低,隨著光伏發電成本的持續下降,光伏發電制氫競爭力將進一步增強。本文未考慮氫氣運輸成本,光伏發電直供電制氫應與需求方靠近,資源一類區域主要集中在西北區域,該區域氫氣用戶主要為煉化、化工企業,用氣量較大,對制氫站規模要求較大。

光伏組件價格下降較快,隨著價格進一步降低,部分二類資源區光伏發電制氫也將具有競爭力,該類區域相對靠近負荷中間,經濟發達,氫氣需求量較大。光伏發電制氫工藝簡單、運維難度低,制氫規??筛鶕龅睾托枨筮M行模塊化組合,隨著燃料電池技術的進步,分布式可再生能源制氫供應燃料電池也將是未來重要發展趨勢。

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