2023年是綠氫爆發(fā)元年，風(fēng)光制氫項(xiàng)目密集開(kāi)建。隨著我國(guó)可再生能源裝機(jī)量和發(fā)電量的快速增長(zhǎng)，綠電制氫逐步成為新能源資源豐富地區(qū)的重要選擇，可再生能源制氫項(xiàng)目加快落地。

10月16日，中國(guó)政府網(wǎng)發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于推動(dòng)內(nèi)蒙古高質(zhì)量發(fā)展奮力書(shū)寫(xiě)中國(guó)式現(xiàn)代化新篇章的意見(jiàn)》，這是國(guó)務(wù)院?jiǎn)为?dú)為內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)布的一份高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)。

我國(guó)水電、風(fēng)電、光電裝機(jī)規(guī)模均居世界第一，總裝機(jī)容量約占全球可再生能源總量的28%。但受發(fā)電隨機(jī)性、季節(jié)性和反調(diào)峰特性進(jìn)影響，存在大量棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，為回收棄風(fēng)棄光、同時(shí)利用可再生能源替代化石燃料制氫實(shí)現(xiàn)碳減排，風(fēng)光制氫是可行的解決方案。

風(fēng)光制氫包括風(fēng)電制氫、光電制氫和風(fēng)光耦合制氫。

風(fēng)電制氫

風(fēng)電制氫的基本思路是利用非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電模式，將超過(guò)電網(wǎng)容量的部分風(fēng)力發(fā)電直接利用非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電模式，將產(chǎn)生的氫氣儲(chǔ)存運(yùn)輸用于氫燃料電池汽車(chē)等。

風(fēng)力發(fā)電具有適應(yīng)性很強(qiáng)、安全高效的特點(diǎn)，國(guó)家目前大力支持風(fēng)電制氫項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。
今年2月，中船風(fēng)電與通遼市人民政府、科爾沁區(qū)人民政府簽約中船風(fēng)電500MW瓦風(fēng)電制氫制氨一體化項(xiàng)目，助力通遼打造蒙東氣能裝備制造、高端鑄造及氫能制儲(chǔ)運(yùn)用科研示范。
6月，全球首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)風(fēng)電制氫合成甲醇項(xiàng)目簽約浙江，中國(guó)船舶大連造船與浙能集團(tuán)，共同開(kāi)展全球首個(gè)利用風(fēng)電制氫合成綠色甲醇年產(chǎn)量達(dá)萬(wàn)噸的項(xiàng)目。另外，還有一個(gè)新技術(shù)有望將風(fēng)電制氫導(dǎo)入整體成本更低的領(lǐng)域。6月2日，經(jīng)中國(guó)工程院專(zhuān)家組現(xiàn)場(chǎng)考察后確認(rèn)，由東方電氣集團(tuán)與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開(kāi)展的全球首次海上風(fēng)電無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)獲得成功。

光電制氫

近年來(lái)，光伏制氫一直熱度部件。光伏發(fā)電制氫即將太陽(yáng)能面板轉(zhuǎn)化的電能供給電解槽系統(tǒng)電解水制氫，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)類(lèi)似風(fēng)力發(fā)電制氫系統(tǒng)。我國(guó)光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)及建設(shè)規(guī)模已達(dá)世界領(lǐng)先水平，隨著光伏發(fā)電成本的下降，光伏制氫在脫碳減排中扮演著重要角色。
光伏制氫的原理是：首先由光子轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量，最后形成電壓。光伏發(fā)電的主要核心元件是太陽(yáng)能電池，其他還包含有蓄電池組、控制器等元件，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

我國(guó)擁有全球最大的光伏制氫項(xiàng)目——中國(guó)石化新疆庫(kù)車(chē)綠氫示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目于6月30日正式投產(chǎn)，產(chǎn)出的氫氣通過(guò)管道輸送到中國(guó)石化塔河煉化替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫，項(xiàng)目成功標(biāo)志著我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)綠氫煉化項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。

風(fēng)光耦合制氫

風(fēng)光互補(bǔ)耦合發(fā)電制氫系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、電解水制氫裝置及氫能儲(chǔ)存和利用系統(tǒng)組成。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電制氫系統(tǒng)工作原理為當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)光資源富余時(shí)，將棄風(fēng)棄光資源用于電解水制氫，當(dāng)電網(wǎng)電力不足時(shí)，氫能通過(guò)燃料電池為電網(wǎng)供電，達(dá)到削峰填谷的作用，同時(shí)還可極大提升風(fēng)光資源的利用率及并網(wǎng)穩(wěn)定性，使得風(fēng)力、光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)特性互補(bǔ)。風(fēng)光耦合制氫利用風(fēng)能、光能互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，可以獲得穩(wěn)定的電力輸出，系統(tǒng)又較高的穩(wěn)定性和可靠性，且在同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。

各地風(fēng)光制氫發(fā)展

內(nèi)蒙古、新疆、寧夏等地率先成為我國(guó)風(fēng)光制氫示范項(xiàng)目的主要建設(shè)區(qū)域，內(nèi)蒙古憑借自身風(fēng)光優(yōu)勢(shì)，在眾多風(fēng)光基地中脫穎而出，截至2023年初，內(nèi)蒙古風(fēng)光制氫項(xiàng)目共31個(gè)，配套新能源1315.25千瓦，年產(chǎn)氫能力53.189萬(wàn)噸。新疆庫(kù)車(chē)則擁有我國(guó)萬(wàn)噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目。政策方面，新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委印發(fā)《自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)方案》，提出在氫源開(kāi)發(fā)、氫能應(yīng)用兩個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)充分聯(lián)動(dòng)，打造國(guó)家大型綠氫供應(yīng)和出口基地。
去年11月，《寧夏回族自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布，其中指出：到2025年，可再生能源制氫能力達(dá)到8萬(wàn)噸以上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排達(dá)到100-200萬(wàn)噸。
隨著風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，可再生能源電力成本的降低，可再生能源電解水制氫的成本也將持續(xù)下降，風(fēng)光制氫對(duì)解決風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)穩(wěn)定性和減少碳排放都有巨大作用，具有巨大環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。