光伏電解水制綠氫將成發(fā)展趨勢 未來全球年均新增制氫規(guī)模約2500萬噸

• 2021年4月7日 HuangJiang來源：互聯(lián)網(wǎng) 772 46
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2020年，中國氫能產(chǎn)量和消費量均已突破2500萬噸，已成為世界第一大制氫大國。氫能源按生產(chǎn)來源劃分，可以分為“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”三類。目前，我國氫氣主要來自灰氫。未來與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制綠氫將成為發(fā)展趨勢。

光伏巨頭入局氫能引爆萬億市場

光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個趨勢是氫能源?西安隆基氫能科技有限公司于2021年3月31日注冊成功，股東為西安隆基綠能創(chuàng)投管理有限公司和上海朱雀嬴私募投資基金合伙企業(yè)(有限合伙)，隆基創(chuàng)始人李振國親自擔(dān)任董事長、總經(jīng)理。標(biāo)志著光伏龍頭——隆基正式入局氫能。

氫能的特點是能源密度極高，還可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求，可進行存儲和運輸，和光伏發(fā)電和風(fēng)電相比，氫能發(fā)電更加穩(wěn)定。同時，和傳統(tǒng)的化石能源相比，氫能的制取更加方便，不受地區(qū)因素限制，也不會因資源分布不均而引發(fā)地緣政治風(fēng)險，通過可再生能源制氫還將助力實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。目前，通過化石燃料作為主原料的煤氣轉(zhuǎn)化法，占世界氫氣制備總量的96%，而電解水制氫所占比重不足4%，太陽能制氫的比重更小，但太陽能制氫有40年的發(fā)展歷史，被廣泛看作是最具前景的制氫方法之一，目前主要的太陽能制氫方法包括：熱化學(xué)法制氫、光電化學(xué)分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫。

光伏電解水制綠氫將成發(fā)展趨勢

2020年，中國氫能產(chǎn)量和消費量均已突破2500萬噸，已成為世界第一大制氫大國。氫能源按生產(chǎn)來源劃分，可以分為“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”三類。目前，我國氫氣主要來自灰氫。未來與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制綠氫將成為發(fā)展趨勢。光伏制氫為光伏提供廣闊空間，據(jù)測算，到2050年，全球氫需求將達到6億噸/年-8億噸/年的規(guī)模，按照該預(yù)期，未來30年，全球年均新增的制氫規(guī)模約為2500萬噸，帶來新增光伏裝機年均900GW左右，從而形成萬億級的市場規(guī)模。

據(jù)測算，在光照好的地方，光伏制氫的電力成本約1毛5分錢，大幅低于現(xiàn)在制氫的電力成本，光伏制氫的競爭力將逐漸增強，市場空間也將全面展現(xiàn)。 “光伏+制氫”模式，將有效解決消納問題等可再生能源的發(fā)展瓶頸，還可有效解決制氫成本高和綠色生產(chǎn)的問題。

根據(jù)中研普華出版的《2021-2025年中國氫能源行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資規(guī)劃報告》顯示：

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計，到2030年，中國氫氣需求量將達到3500萬噸，在終端能源體系中占比5%。到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達到10%，氫氣需求量接近6000萬噸，可減排約7億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元。

光伏玻璃價格大幅下調(diào)

光伏發(fā)電制氫能源也有利好消息，近日光伏玻璃價格大幅下調(diào)，硅料價格持續(xù)上漲3.2mm規(guī)格價格降至28元，有望帶來單玻組件成本約0.05元/W的下降，能夠緩解組件端一定程度的成本壓力。據(jù)硅業(yè)分會，本周國內(nèi)單晶復(fù)投料價格區(qū)間在12.5-13.5萬元/噸，成交均價為13.18萬元/噸，周環(huán)比上漲3.53%;近期硅料價格維持漲勢的主要原因包括，硅片企業(yè)的待交貨訂單支撐了多晶硅料需求，以及4月份多晶硅供應(yīng)端有兩家一線萬噸級企業(yè)計劃檢修，使得市場供應(yīng)預(yù)期相對更為緊俏。

1、中國氫能源產(chǎn)品市場發(fā)展分析

氫能在能源市場的多種應(yīng)用場景將降低氫能的整體使用成本

目前市場對氫能使用存在一個明顯的誤區(qū)，即將氫能的應(yīng)用范圍局限于傳統(tǒng)化工生產(chǎn)領(lǐng)域這一單一應(yīng)用場景，由此而擔(dān)憂氫能基礎(chǔ)設(shè)施投入開銷巨大，且使用成本高昂。

事實上，氫能作為儲能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個領(lǐng)域，促使能源供應(yīng)端融合，提升能源使用效率，其應(yīng)用模式可以抽象為以下三個方面：

1、電能到電能的轉(zhuǎn)換

電解制氫實現(xiàn)電能向氫能的轉(zhuǎn)化，必要時氫能可通過燃料電池再次轉(zhuǎn)化為電能。

2、電能到燃氣的轉(zhuǎn)換

電解制氫后，將氫氣直接混入天然氣管道，或者合成甲烷后混入天然氣管道;混合天然氣在終端作為燃料提供熱能。

3、電能到燃料的轉(zhuǎn)換

電解制氫后，氫氣作為燃料電池車的燃料，為汽車提供動力。

而氫能作為能源載體的具體應(yīng)用模式涉及新能源制氫補充發(fā)電、燃料電池汽車、分布式發(fā)電等領(lǐng)域。

所以氫能的應(yīng)用場景具有很強的多樣性，如未來能夠形成電力、供熱和燃料相互交叉的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，將大幅降低其使用成本。

圖表：氫能作為儲能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個領(lǐng)域

資料來源：中研普華

應(yīng)用一：傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)的原材料

中國目前年產(chǎn)氫氣中50%用于石油和煤化工領(lǐng)域，45%用于合成氨。所以中國對于氫氣的應(yīng)用主要集中在石化生產(chǎn)領(lǐng)域，即氫氣的傳統(tǒng)使用領(lǐng)域。

在這些生產(chǎn)過程中，氫氣是直接參與反應(yīng)的原材料。相對于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，氫能在新能源方面的應(yīng)用份額很低，說明中國氫能經(jīng)濟的發(fā)展還處于萌芽階段。

圖表：氫氣的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

資料來源：中研普華

應(yīng)用二：氫能可實現(xiàn)再生能源補充發(fā)電

近幾年，以德國為首的西歐國家正嘗試探索風(fēng)電、太陽能電解制氫，并用天然氣管道輸送氫氣或氫氣制甲烷的氫能發(fā)展模式，即電轉(zhuǎn)氣(power togas，P2G)模式。

電轉(zhuǎn)氣(P2G)模式的第一步是利用風(fēng)能和太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電能電解水制取氫氣。

第二步是氫氣與二氧化碳反應(yīng)制備甲烷，再通過天然氣管道與天然氣混合儲存運輸;或者直接將制得的氫氣與天然氣按一定比例混合后，再通過天然氣管道進行儲存運輸。

目前中國主要城市的天然氣管道建設(shè)已經(jīng)較為完備，具有發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)的初步基礎(chǔ)。中國發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)具有多重重大意義。

一是通過發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)可實現(xiàn)可再生能源補充發(fā)電。目前風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電的難點在于發(fā)電的波動性。波動的可再生能源使發(fā)電高峰和用電高峰產(chǎn)生錯配，造成并網(wǎng)困難。

但如果波動的可再生能源先轉(zhuǎn)化成氫能儲存起來，在用電高峰時，再轉(zhuǎn)化為電能，就可實現(xiàn)可再生能源補充發(fā)電。

二是降低氫能的儲運成本。目前氫氣主要通過高壓壓縮和液化等方式儲存和運輸，儲運費用占氫氣售價的40%至70%。儲運費用過高成為阻礙氫能推廣的一個重要原因。

如果通過現(xiàn)有天然氣管道輸送氫氣，則輸送壓力較低，且能夠連續(xù)供氣，所以氫氣的儲運成本可以大幅降低。

三是電轉(zhuǎn)氣(P2G)的應(yīng)用能夠提高可再生能源在中國能源消費中的占比，減少化石燃料的使用，有助于減少污染和碳排放。

應(yīng)用三：以氫燃料電池為核心的分布式能源網(wǎng)絡(luò)可提高能源利用率

氫能不但能夠?qū)崿F(xiàn)前文所述的并網(wǎng)發(fā)電，還因其儲運的機動性，可以依托氫燃料電池技術(shù)，建立分布式能源網(wǎng)絡(luò)，做到區(qū)域或城市電力、熱能和冷能的聯(lián)合供應(yīng)。

欲了解更詳實的中國氫能源行業(yè)發(fā)展前景分析，可點擊中研普華《2021-2025年中國氫能源行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資規(guī)劃報告》

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