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光伏制氫行業(yè)定義 光伏制氫是將太陽能發(fā)電和電解水制氫組合成系統(tǒng)的一種技術(shù)，被認為是最有前景的制氫方法之一。該技術(shù)有著40年的發(fā)展歷史，目前技術(shù)成熟，設(shè)備簡單，運行和管理簡便。光伏制氫的流程簡單來說有兩個步驟：光生電和電解水。以光伏發(fā)電技術(shù)把光能轉(zhuǎn)化為電能，然后利用電能來制取氫氣。因此，它不僅是一種有效的氫氣生產(chǎn)方法，也是一種綠色的制氫方式。 光伏制氫行業(yè)分類 光伏制氫主要可以分為兩大類：一是光伏發(fā)電電解水制氫，即將太陽能發(fā)電和電解水制氫組合成系統(tǒng)，其中光伏發(fā)電技術(shù)主要是基于半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，讓不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象；二是熱化學(xué)法制氫，它是利用太陽能聚光器收集太陽能直接加熱水，使其達到2500K (3000K以上)以上的溫度從而分解為氫氣和氧氣的過程。此外，還存在其他一些制氫方式，例如光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。  光伏制氫行業(yè)發(fā)展歷程 在20世紀70年代，光伏技術(shù)開始被應(yīng)用于制氫領(lǐng)域，但由于成本問題和技術(shù)限制，發(fā)展較為緩慢。隨著科技的進步和環(huán)保意識的提高，2000年后光伏制氫技術(shù)得到了更多的關(guān)注和研究。特別是在近十年，也就是2010-2020這十年間，光伏制氫行業(yè)取得了顯著的突破。光伏電池的效率大幅提升，成本不斷下降，同時電解水制氫技術(shù)也得到了改進，使得光伏制氫從實驗室規(guī)模逐漸走向商業(yè)化。尤其是在2020年后，隨著全球?qū)μ贾泻湍繕说淖非螅夥茪湫袠I(yè)進入了快速發(fā)展階段，各國紛紛投入巨資進行研發(fā)和應(yīng)用推廣，預(yù)計未來幾十年光伏制氫將在能源領(lǐng)域扮演重要角色。  光伏制氫行業(yè)上中下游 光伏制氫上游主要包括多晶硅、單晶硅、太陽能電池等原材料和設(shè)備供應(yīng)商，以及電解槽、氫氣儲存和輸送設(shè)備制造商。這些企業(yè)為光伏制氫行業(yè)提供了必要的技術(shù)和設(shè)備支持，保障了整個產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定運行。而光伏制氫下游應(yīng)用行業(yè)則非常廣泛，包括交通運輸、能源儲存、工業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域。例如，在交通運輸領(lǐng)域，光伏制氫可以作為燃料電池汽車的動力來源，實現(xiàn)零排放；在能源儲存領(lǐng)域，光伏制氫可以將太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣儲存起來，以備不時之需；在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，光伏制氫可以用于生產(chǎn)高純度的氫氣，滿足化工、電子等行業(yè)的需求。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用范圍的不斷擴大，光伏制氫有望成為未來清潔能源的重要組成部分。  我國光伏制氫行業(yè)市場規(guī)模和增長率 我國的光伏制氫行業(yè)市場規(guī)模正在迅速擴大。2021年，我國制氫產(chǎn)值規(guī)模達到了4346億元。其中，光伏制氫項目數(shù)量相比2020年僅有個位數(shù)的增長，但實現(xiàn)了萬噸級的突破，落地了全球最大的光伏制氫項目。這一發(fā)展趨勢顯示，國內(nèi)光伏制氫項目已經(jīng)開始逐步具備規(guī)模化推廣實踐的基礎(chǔ)。隨著國家對制氫產(chǎn)業(yè)的不斷支持及投入，預(yù)計到2026年我國制氫產(chǎn)值規(guī)模將達到7825億元。此外，眾多企業(yè)也正在積極布局氫能產(chǎn)業(yè)，增加對制氫產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與投入。在全球范圍內(nèi)，氫能產(chǎn)量也在不斷提升。 在供需方面，我國光伏制氫市場正在經(jīng)歷快速擴張。據(jù)央視財經(jīng)報道，2023年1月至9月，我國綠氫項目投產(chǎn)、在建和申報的項目達到57個，投資額達到3000億元。另據(jù)氫云鏈數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，2021年國內(nèi)新簽和啟動的綠氫項目有23個。然而，雖然項目數(shù)量歷年最高，但并未實現(xiàn)跨越式發(fā)展，這顯示了光伏制氫依舊處于示范和試點的階段，距離大規(guī)模推廣還有一段距離。盡管如此，隨著配套的光伏電站全部建成、實現(xiàn)全容量并網(wǎng)，例如新疆庫車綠氫示范項目每年生產(chǎn)的2萬噸綠氫已全面投產(chǎn)并供應(yīng)給中國石化塔河煉化公司。新疆庫車綠氫示范項目于2023年全面建成并投產(chǎn)，這是國內(nèi)首次規(guī)模化利用光伏發(fā)電直接制綠氫的項目，其電解水制氫能力為2萬噸/年、儲氫能力為21萬標立方、輸氫能力為2.8萬標立方/小時。另一項重要的項目是寶豐1.4萬噸光伏制氫項目，也已正式建成并投入使用，成為現(xiàn)階段全球最大的光伏制氫項目。 同時，我國的光伏制氫模式也在不斷創(chuàng)新。農(nóng)業(yè)光伏、治沙光伏等新模式和新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)，其中分布式發(fā)展成為風(fēng)電光伏發(fā)展的主要方式，2022年分布式光伏新增裝機5111萬千瓦，占當(dāng)年光伏新增裝機58%以上。在光伏制氫行業(yè)中，主要的上市公司包括隆基股份、晶澳科技、晶科能源、通威股份和天合光能等。這些公司在國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，具有較強的市場競爭力和影響力。 我國的光伏制氫行業(yè)在地區(qū)分布上呈現(xiàn)出一定的特色。據(jù)不完全統(tǒng)計，山東、江蘇和河北等地是光伏累計裝機量超過1500萬kw的主要地區(qū)，構(gòu)成了我國光伏制氫行業(yè)的第一梯隊。此外，浙江、安徽、山西、內(nèi)蒙古、青海、河南和新疆等地也在積極推進光伏制氫項目的實施。 光伏制氫行業(yè)政策 我國對光伏制氫行業(yè)的支持政策豐富且具體。在《中國十四五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中，明確提出大力發(fā)展可再生能源，鼓勵發(fā)展分布式光伏發(fā)電，有序推動抽水蓄能電站和海上風(fēng)電布局建設(shè)，加快儲能、氫能發(fā)展。為了確保行業(yè)標準的制定和實施，國家標準化管理委員會、國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南（2023版）》。該指南為我國氫能制儲輸用全產(chǎn)業(yè)鏈的標準體系提供了明確的方向。此外，《規(guī)劃》還提出了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的具體目標：到2025年，基本掌握核心技術(shù)和制造工藝，燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站，可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年，實現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬噸/年。這些措施無疑將進一步推動我國光伏制氫行業(yè)的發(fā)展。 光伏制氫行業(yè)存在的問題 光伏制氫行業(yè)雖然前景廣闊，但在實際推進過程中仍存在一些問題。首要的問題是，光伏開發(fā)規(guī)模和產(chǎn)能每年均在擴大，但與之匹配的氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用場景的開發(fā)卻尚未跟上。這導(dǎo)致了即使光伏發(fā)電能力不斷提高，也無法有效地轉(zhuǎn)化為氫氣能源并應(yīng)用到各個領(lǐng)域。 其次，經(jīng)濟性問題也是阻礙光伏制氫行業(yè)發(fā)展的重要因素。具體來說，光伏制氫所帶來的后續(xù)氫氣儲存、運輸環(huán)節(jié)的成本比較高，這使得整體項目的經(jīng)濟性并不突出。而且，由于氫氣儲存和運輸?shù)募夹g(shù)難度大，相關(guān)設(shè)施的建設(shè)和維護成本也較高。 此外，地區(qū)發(fā)展不平衡也是一個問題。例如，個別地區(qū)光照年有效利用小時數(shù)不足1 000小時，卻在規(guī)劃中大力發(fā)展光伏制氫。這可能會導(dǎo)致資源的浪費，甚至可能影響到光伏制氫項目的經(jīng)濟效益。總的來說，雖然光伏制氫具有很大的潛力，但是要實現(xiàn)其商業(yè)化運營，還需要解決一些技術(shù)和經(jīng)濟性問題，以及合理規(guī)劃各地區(qū)的發(fā)展。 光伏制氫行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測 光伏制氫行業(yè)在未來有著廣闊的發(fā)展前景。在當(dāng)前的雙碳背景下，風(fēng)光制氫有效地消納了棄風(fēng)棄光資源，同時利用氫能助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)能源的高效利用，因此被視為未來能源發(fā)展的重要趨勢。 一方面，由于風(fēng)電光伏裝機規(guī)模的壯大、可再生能源電力成本的持續(xù)下降以及電解水制氫技術(shù)的不斷進步，預(yù)計風(fēng)光制氫將呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。實際上，一些地區(qū)已經(jīng)開始積極布局。例如，鄂爾多斯市準格爾旗納日松光伏制氫產(chǎn)業(yè)示范項目配置了40萬kW光伏、1萬t/a電解水制氫、8～10座35 MPa加氫站和500輛氫能重卡。 另一方面，光伏與氫能的結(jié)合也具備廣闊的發(fā)展前景。在一些地區(qū)，光伏已經(jīng)成為成本最低的發(fā)電方式，光伏制氫的成本優(yōu)勢將逐漸顯現(xiàn)出來。此外，氫能的特性使得它可以彌補光伏季節(jié)性和波動性的缺點，更好地促進電力的消納。 從未來的發(fā)展趨勢來看，光伏制氫行業(yè)有望進一步降低成本，提高效率，并逐步實現(xiàn)商業(yè)化。隨著光伏和電解水技術(shù)的不斷進步，光伏制氫的轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)量有望得到提升。此外，隨著全球?qū)稍偕茉春吞贾泻湍繕说淖非螅夥茪渥鳛橐环N清潔、可持續(xù)的能源形式，其市場需求也有望持續(xù)增長。 |
