氫氣是一種重要的清潔能源，能用于電力、熱力、冶煉、冷卻、制造、化工和燃料等多種應(yīng)用場景，可調(diào)整能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)。因此，氫被認(rèn)為是最有希望取代傳統(tǒng)化石燃料的能源載體，未來在能源結(jié)構(gòu)中將占有一席之地。

然而，傳統(tǒng)制氫技術(shù)需要消耗大量一次能源或生產(chǎn)原料，并產(chǎn)生二氧化碳等污染，若采用光伏等可再生能源制氫將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。據(jù)央視財(cái)經(jīng)報(bào)道，2023年1月至9月，我國綠氫項(xiàng)目投產(chǎn)、在建和申報(bào)的項(xiàng)目達(dá)到57個(gè)，投資額達(dá)到3000億元。

圖片來源：央視財(cái)經(jīng)

今天，請跟隨小編一起全面了解光伏制氫技術(shù)。

1、何為光伏制氫?

光伏制氫其實(shí)也是太陽能制氫，它的基本原理是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過電解水產(chǎn)生氫氣。在電解過程中，水分子在陽極上被分解成氧氣和氫離子，氫離子通過陰極進(jìn)入水中，最終形成氫氣。

而太陽能光伏發(fā)電制氫儲(chǔ)能技術(shù)的核心思想是當(dāng)太陽能充足但無法上網(wǎng)、需要棄光時(shí)，利用光電將水電解制成氫氣(和氧氣)，將氫氣儲(chǔ)存起來;當(dāng)需要電能時(shí)，將儲(chǔ)存的氫氣通過不同方式(內(nèi)燃機(jī)、燃料電池或其他方式)轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。

2、光伏制氫技術(shù)路線

光伏發(fā)電制氫主要利用光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)直流電直接供應(yīng)制氫站制氫用電。光伏直流發(fā)電系統(tǒng)相比傳統(tǒng)電站減少了逆變和升壓的過程，主要設(shè)備設(shè)施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎(chǔ)、接地裝置等，光伏組件可根據(jù)制氫站輸入電壓和電流要求進(jìn)行串、并連配置，從而提高系統(tǒng)效率。

圖片來源：時(shí)代氫能

電解水制氫目前技術(shù)成熟、設(shè)備簡單，運(yùn)行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無污染，主要有堿性電解槽制氫、聚合物薄膜電解槽(PEM Electrolyzer)制氫、固體氧化物電解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氫3種技術(shù)路線。

3、光伏制氫優(yōu)勢

目前，商業(yè)用的氫氣中有96%是從煤、石油和天然氣等化石燃料制取而來，但傳統(tǒng)制氫仍難擺脫對化石能源的依賴。近兩年，光伏制氫技術(shù)發(fā)展勢頭漸顯，其工藝簡單、無污染，被視為制氫最佳路線之一。以下為傳統(tǒng)制氫與光伏制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)對比：

數(shù)據(jù)部分來源：氫能匯

4、光伏制氫，還有多大發(fā)展空間?

在光伏領(lǐng)域，光伏發(fā)電在晝夜日間的變化都較大，如直接接入電網(wǎng)會(huì)加重電網(wǎng)調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)、嚴(yán)重的會(huì)造成電網(wǎng)失穩(wěn)對電力安全造成影響。利用光伏制氫，將不穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存需要時(shí)再通過氫能發(fā)電穩(wěn)定輸出實(shí)現(xiàn)發(fā)電曲線平抑，減少棄光現(xiàn)象。

在儲(chǔ)能領(lǐng)域，光伏制氫可以做儲(chǔ)能效用利用氯能的儲(chǔ)能效用，將光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換為氫能以低于化學(xué)儲(chǔ)能的成本，實(shí)現(xiàn)跨天、跨周甚至跨月跨季度的儲(chǔ)能或者將氯壓縮或液化實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸匹配發(fā)電端和用戶端。

當(dāng)前，電解水制氫技術(shù)成熟、設(shè)備簡單，運(yùn)行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無污染。相信不久光伏制氫的用電成本就會(huì)被廣大用戶接受，使光伏制氫成本低于傳統(tǒng)天然氣/煤制氫，大規(guī)模的光伏制氫必將成為商用制氫的首選。