看太阳能制氢的前世今生与发展前景

在我国，绿色能源代替化石能源的大潮已全面开启，且风势渐趋扩大。尤其是光伏产业，虽然起步晚于风电产业，但经过曲折发展，与“老大哥”同步迈入了平价上网时代。光伏的多种应用形式，也让整个产业保持着活力与发展想象。

与此同时，氢能作为新的绿色能源主力，受到了越来越广泛的关注。近两年，在新能源各行业补贴普遍退坡的情况下，氢能保持着补贴力度的持续不变，并在2019迎来了爆发之年。

当光伏遇见氢能，又一个全新的新能源应用蓝海诞生了。太阳能制氢，这个已被提出40余年的新能源应用，在光伏产业迈入“成年”，氢能茁壮成长之际，迎来了历史性发展时机。

“太阳能制氢完全有可能成为大的储能环节。我们可以在西部光照好的地方制氢，离网的制氢，通过电力的转换装置直接制氢，没有任何二氧化碳排放，没有任何的污染。”阳光电源董事长曹仁贤在SNEC第十三届（2019）国际太阳能光伏与智慧能源（上海）论坛上发表演讲时表示。

太阳能制氢的前世今生

早在200年前，人类对氢能应用就产生了兴趣；从20世纪70年代起，氢能的制备和应用技术发展提速，全球出现了广泛性的氢能研究潮。

1970年，美国通用汽车公司提出了“氢经济”的概念；1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。到了近30年，随着环境污染的日趋严重、能源更替、可再生电能供应等情况，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为最具发展潜力的清洁能源。

氢能产业的发展史，伴随着制氢技术的不断发展。目前工业上制备氢气的方法可分为：煤气转化；热化学法；生物制氢；电解水制氢；生物质热解技术等。其中，使用化石燃料作为主原料的煤气转化法，占世界氢气制备总量的96％。

虽然电解水制氢所占比重不足4％，太阳能制氢比重更是所占比例甚微，但太阳能制氢也有着40年的发展历史，并被看作是最具前景的制氢方法之一。到目前为止，对太阳能制氢的研究主要集中在：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢等。

其中，将太阳能发电和电解水组合制氢组合成系统的技术，是主流发展方向。从世界范围来看，太阳能发电产业已经进入到了相对成熟的阶段。全球光伏发电装机总量从2013年的135GW，逐步增长到2017年的386GW，再飞跃到2018年的480GW。并且，光伏发电转化率记录不断被刷新，光伏技术取得了长足进步。

从量到质上，太阳能制氢已初步成熟。

我国太阳能制氢发展前景

在我国，目前氢能产业主要以燃料电池为关联的氢工业应用为主，促进着新能源汽车、分布式供能等新兴产业的发展。

特别是近期，随着“十城千辆”的氢燃料电池汽车推广计划的风声渐起，包含北京、上海、成都、苏州、张家口等在内的十个城市将率先在2019年推广氢燃料电池汽车。以氢燃料电池汽车为切入点，我国“氢都”四起。

回看制氢和供氢环节，据数据统计，截至2018年末，我国在建的加氢站有33座，建成的加氢站仅15座，其中10座为固定式，且大部分站的日加氢能力在200公斤以下；而日本已建成94座、德国56座、美国40座符合SAE标准的加氢站。

相对于传统大规模工业制氢的落后于人，我国在太阳能制氢上有着无可比拟的优势。目前，在光伏新增装机和总装机量上，我国都领先于世界；多项光伏先进技术和世界纪录都在我们手上；尤其是我国光伏发电消纳的需求，也给了太阳能制氢发展的契机。

“10MW光伏每小时可制造10立方的氢气，25平方公里的光伏发电列阵，可以做一个小型的制氢城，一年可以产100万吨的氢气，100万吨的氢气完全够我们未来几年用。初步计算，在光照好的地方，制氢的光伏发电成本大概在1毛5分钱一度电，是大幅度低于现在制氢的电力成本。“阳光电源董事长曹仁贤给我们算了这样一笔账。

太阳能制氢，实现了清洁能源生产清洁能源，并可以有效地消纳光伏发电，可以实现两种重要新能源之间的有效结合应用。随着光伏发电和电解水制氢技术的不断发展，成本的逐渐降低，太阳能制氢将能逐渐满足商业化的要求，成为我国能源安全和能源结构调整的又一生力军。

作者：时玉丰