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光伏发电制氢技术的经济可行性

所属分类:公司头条    发布时间: 2021-08-25    作者:admin
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光伏发电作为鼓励发展的绿色清洁能源,近年装机规模不断变大,但光伏发电具有随机性、波动性、阶段性供电等问题,增加了电网调度难度。随着光伏装机规模的不断扩大,光伏发电将面临增加储能问题,为光伏发电持续发展带来了一定挑战。光伏发电制氢用于天然气掺烧、燃料电池,可丰富终端用户用能多样性,也是解决光伏发电所面临问题的一种途径。

光伏发电

光伏发电技术和制氢技术都较为成熟,光伏制氢系统技术研究相对较多,但还未出现大型工程。光伏制氢技术主要集中在光伏制氢联合运行模式优化与光伏制氢系统设计及优化方面,目前研究主要集中于系统设计优化,对于整个系统的经济性缺乏研究。

光伏制氢技术路线

光伏发电制氢主要利用光伏发电系统所发直流电直接供应制氢站制氢用电。光伏直流发电系统相比传统电站减少了逆变和升压的过程,主要设备设施包括光伏组件、汇流箱、支架、基础、接地装置等,光伏组件可根据制氢站输入电压和电流要求进行串、并连配置,从而提高系统效率。电解水制氢目前技术成熟、设备简单,运行和管理较为方便,制取氢气纯度较高,没有污染,主要有3种技术路线。

质子交换膜电解槽(PEM Electrolyzer)制氢。效率较碱性电解槽效率更高,主要使用了离子交换技术。电解槽主要由聚合物薄膜、阴阳组成,由于较高的质子传导性,电解槽工作电流可大大提高,从而提升电解效率。随着质子交换膜、贵金属技术进步,PEM电解槽制氢成本将会大大降低。

固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氢。可在高温下工作,部分电能可由热能替代,效率高、成本低,固体氧化物电解槽是三种电解槽中效率很高的设备,反应后的废热可与汽轮机、制冷系统进行联合循环利用,提升效率,可达到百分之90。

电解水制氢技术路线成熟,目前未大规模推广关键因素为电价问题,以目前工业用电用来制氢成本过高,市场竞争力较差。

光伏发电制氢在资源一类区域已具备经济可行性,较天然气制氢、甲醇制氢成本较低,随着光伏发电成本的持续下降,光伏发电制氢竞争力将进一步增强。本文未考虑氢气运输成本,光伏发电直供电制氢应与需求方靠近,资源一类区域主要集中在西北区域,该区域氢气用户主要为炼化、化工企业,用气量较大,对制氢站规模要求较大。

光伏组件价格下降较快,随着价格进一步降低,部分二类资源区光伏发电制氢也将具有竞争力,该类区域相对靠近负荷中间,经济发达,氢气需求量较大。光伏发电制氢工艺简单、运维难度低,制氢规模可根据场地和需求进行模块化组合,随着燃料电池技术的进步,分布式可再生能源制氢供应燃料电池也将是未来重要发展趋势。

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