氣候變化是當(dāng)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(jì)的背景下，光伏在技術(shù)、成本、商業(yè)模式等方面進(jìn)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(yīng)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(jì)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?shí)現(xiàn)生產(chǎn)源頭上的無碳化，可以最終實(shí)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(zhì)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(yīng)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(fèi)總量比例或?qū)⒃鲩L16%，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?xì)錃夤?yīng)結(jié)構(gòu)的70%。
光伏發(fā)電的成本優(yōu)勢使得商業(yè)化成為現(xiàn)實(shí)
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(jì)的發(fā)電方式，具備了大規(guī)模應(yīng)用、逐步替代化石能源的條件。
今年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省分析了核能、光伏、風(fēng)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(zhuǎn)。(估算均為新設(shè)發(fā)電站時建設(shè)和運(yùn)營所需的標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用，不包括接入輸電網(wǎng)的費(fèi)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(jìn)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(jī)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(qiáng)調(diào)了日本領(lǐng)先于世界實(shí)現(xiàn)氫能源社會的重要性并部署相關(guān)具體政策。日本投資建設(shè)了世界最先進(jìn)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(shè)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(dá)1200標(biāo)方的氫氣(額定功率運(yùn)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(fù)蘇并加強(qiáng)歐盟在清潔能源技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位的投資。德國也通過了《國家氫能戰(zhàn)略》，旨在通過促進(jìn)創(chuàng)新氫能技術(shù)研發(fā)增強(qiáng)德國工業(yè)競爭力，成為全球氫能的領(lǐng)導(dǎo)者。據(jù)媒體統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)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(dá)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(jìn)“光伏+氫”產(chǎn)業(yè)鏈布局
2020年12月，國務(wù)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(yùn)和應(yīng)用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備，促進(jìn)氫能燃料電池技術(shù)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(guān)于引導(dǎo)加大金融支持力度 促進(jìn)風(fēng)電和光伏發(fā)電等行業(yè)健康有序發(fā)展的通知》和《關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》，支持光伏產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。
國內(nèi)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(jì)大學(xué)合作共建氫能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在綠氫技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化等方面進(jìn)行深度合作，推動“光伏+氫”模式陸續(xù)落地?，F(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(yùn)城的陽光能源光伏制氫項目等。
上海是國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)啟動最早的地區(qū)之一，擁有上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中科院上海技物所、中科院上海光機(jī)所等國內(nèi)最早從事光伏研發(fā)的學(xué)府和機(jī)構(gòu);在多晶硅、硅片、太陽電池等原材料和器件，以及光伏專用設(shè)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(chǔ);在光伏電站建設(shè)、運(yùn)營投資管理、氫燃料電池汽車等產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)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(shè)，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(jìn)技術(shù)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(yùn)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(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)綜合能源建設(shè)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(yùn)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(yùn)、加氫站建設(shè)、燃料電池?zé)犭娐?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(shí)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(shí)現(xiàn)“百站、千億、萬輛”總體目標(biāo)，加氫站接近100座并建成運(yùn)行超過30座，加氫網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用規(guī)模全國領(lǐng)先。“光伏+氫”的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推進(jìn)上海市燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)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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