年产万吨氢气！三峡集团首个光伏制氢项目光伏电站全面并网发电；2023光伏制氢发展如何？
文章来源：三峡集团、全球氢能、智研瞻
12月29日，三峡集团首个光伏制氢项目——内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目（以下简称“纳日松项目”）光伏电站并网发电。
纳日松光伏制氢产业示范项目是内蒙古自治区能源局组织评估并优选出的7个风光一体化制氢示范项目之一，由三峡能源牵头投资23亿元建设，分为纳日松镇光伏厂区和准格尔产业园制氢厂区。主要采用光伏电解水制氢技术，按照不少于80%的发电量以“等电量交换”形式制氢。
该项目包括光伏电站及制氢厂两部分，其中光伏电站总装机规模为40万千瓦，年平均发电量约7.4亿千瓦时，可节约标准煤约22.7万吨，减少二氧化碳排放约59.4万吨；制氢厂总装机规模为75兆瓦，每年可生产氢气约1万吨，副产氧气约8万吨。
纳日松项目，图源三峡集团
为了保障电网安全稳定运行，纳日松项目大规模使用万安培级IGBT（绝缘栅双极型晶体管）电源代替传统的晶闸管。“这是在全球绿电制氢行业首次大规模使用万安培级IGBT电源作为碱性电解槽整流电源，可以使规模化制氢对电网更加友好，系统综合转化效率更高，对国内制氢电源的技术发展具有引领示范作用。”三峡能源技术经济中心副研究员季孟波表示。
氢能是绿色低碳、应用广泛的二次能源，能帮助风能、太阳能等可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化，是构建未来国家能源体系、支撑用能终端绿色低碳转型的重要载体。
纳日松项目由三峡集团所属中国三峡新能源（集团）股份有限公司（股票简称“三峡能源”）牵头投资建设。三峡能源是三峡集团新能源业务的战略实施主体。2021年6月，三峡能源正式在沪市主板上市，创国内电力行业历史上规模最大IPO纪录。
纳日松项目进展
2021年8月，鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目已经列入自治区2021年度风光制氢一体化示范项目清单；
2022年4月，鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目被列入鄂尔多斯产业化制氢2022年重点工作
2022年8月28日，三峡集团首个制氢项目——内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目正式开工建设，标志着三峡集团在氢能领域迈出重要一步；
2023年6月14日，内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目进入设备调试阶段；
2023年6月29日，我国首个万吨级新能源制氢项目——内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目成功产出氢气；
2023年11月，纳日松光伏制氢产业示范项目顺利通过安全设立评价评审工作；
纳日松项目光伏电站并网发电现场，图源三峡能源
纳日松项目的建成投产为三峡集团培养了一批优秀的氢能人才，为三峡集团在氢能领域的发展积累了宝贵的经验，是三峡集团助力内蒙古自治区建设国家重要能源和战略资源基地的生动实践。
2023年光伏制氢项目进展如何？
当前，光伏制氢主要分为两大类：
一是光伏发电电解水制氢，即将太阳能发电和电解水制氢组合成系统，其中光伏发电技术主要是基于半导体的光电效应，让不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象；
二是热化学法制氢，它是利用太阳能聚光器收集太阳能直接加热水，使其达到2500K (3000K以上)以上的温度从而分解为氢气和氧气的过程。此外，还存在其他一些制氢方式，例如光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢等。
在20世纪70年代，光伏技术开始被应用于制氢领域，但由于成本问题和技术限制，发展较为缓慢。随着科技的进步和环保意识的提高，2000年后光伏制氢技术得到了更多的关注和研究。特别是在近十年，也就是2010-2020这十年间，光伏制氢行业取得了显著的突破。光伏电池的效率大幅提升，成本不断下降，同时电解水制氢技术也得到了改进，使得光伏制氢从实验室规模逐渐走向商业化。尤其是在2020年后，随着全球对碳中和目标的追求，光伏制氢行业进入了快速发展阶段，各国纷纷投入巨资进行研发和应用推广，预计未来几十年光伏制氢将在能源领域扮演重要角色。
2023年，我国的光伏制氢行业市场规模正在迅速扩大，据不完全统计，2023年，我国绿氢项目投产、在建和申报的项目超过50个，投资额达到3000亿元，其中，涉及光伏制氢相关的项目超过一半，2023年部分光伏制氢相关项目如下所示。
图源全球氢能
值得注意的是，8月30日，我国规模最大的光伏发电生产绿氢项目——新疆库车绿氢示范项目300兆瓦光伏发电站实现全容量并网，该项目于2022年3月动工，项目建设内容主要包括300兆瓦光伏电站、24公里220千伏输变电线路、52台电解槽、21万标方贮氢罐、2.8万标方的氢气压缩机和6公里输氢管廊。经过一年多的建设于2023年6月30日实现绿电产绿氢目标，8月30日全面建成，至此，该项目全面建成投产，标志着我国绿氢规模化工业应用实现零的突破。[相关阅读：绿氢2万吨/年！我国首个万吨级光伏绿氢示范项目中石化库车项目全面投产]
2023年的发展趋势显示，国内光伏制氢项目已经开始逐步具备规模化推广实践的基础，同时，我国的光伏制氢模式也在不断创新，农业光伏、治沙光伏等新模式和新业态不断涌现，其中分布式发展成为风电光伏发展的主要方式。业内有机构预测，随着国家对制氢产业的不断支持及投入，预计到2026年我国制氢产值规模将达到7825亿元，众多企业积极布局氢能产业，增加对制氢产业的建设与投入，在全球范围内，氢能产量也在不断提升。
光伏制氢行业在未来有着广阔的发展前景，但在实际推进过程中仍存在一些问题。
首先，光伏开发规模和产能每年均在扩大，但与之匹配的氢能产业链下游应用场景的开发却尚未跟上。这导致了即使光伏发电能力不断提高，也无法有效地转化为氢气能源并应用到各个领域。
其次，经济性问题也是阻碍光伏制氢行业发展的重要因素。具体来说，光伏制氢所带来的后续氢气储存、运输环节的成本比较高，这使得整体项目的经济性并不突出。而且，由于氢气储存和运输的技术难度大，相关设施的建设和维护成本也较高。
此外，地区发展不平衡也是一个问题。例如，个别地区光照年有效利用小时数不足1000小时，却在规划中大力发展光伏制氢。这可能会导致资源的浪费，甚至可能影响到光伏制氢项目的经济效益。总的来说，虽然光伏制氢具有很大的潜力，但是要实现其商业化运营，还需要解决一些技术和经济性问题，以及合理规划各地区的发展。
在当前的双碳背景下，风光制氢有效地消纳了弃风弃光资源，同时利用氢能助力能源结构转型，实现能源的高效利用，成为未来能源发展的重要趋势。
一方面，由于风电光伏装机规模的壮大、可再生能源电力成本的持续下降以及电解水制氢技术的不断进步，预计风光制氢将呈现出快速发展的态势。实际上，一些地区已经开始积极布局。例如，鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目配置了40万kW光伏、1万t/a电解水制氢、8～10座35 MPa加氢站和500辆氢能重卡。
另一方面，光伏与氢能的结合也具备广阔的发展前景。在一些地区，光伏已经成为成本最低的发电方式，光伏制氢的成本优势将逐渐显现出来。此外，氢能的特性使得它可以弥补光伏季节性和波动性的缺点，更好地促进电力的消纳。
2023年以来，光伏和储能的降本持续推进，阶段性的绿氢经济性已经初步显现，光储氢平价或将成为氢能行业的爆发点，从现阶段看，在新能源成本下行的背景下，阶段性的区域绿氢平价已实现，绿氢成本正在向全面平价点接近。
从未来的发展趋势来看，光伏制氢行业有望进一步降低成本，提高效率，并逐步实现商业化。随着光伏和电解水技术的不断进步，光伏制氢的转化效率和产量有望得到提升。此外，随着全球对可再生能源和碳中和目标的追求，光伏制氢作为一种清洁、可持续的能源形式，其市场需求也有望持续增长。
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