我国首个万吨级光伏制氢项目启动
11月30日（周二），中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设，标志着我国首个万吨级光伏绿氢示范项目正式启动。该项目投资金额近30亿元，预计2023年6月建成投产，投产后年产绿氢可达2万吨。项目将包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分，建成后预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨，生产的绿氢将替代中国石化现有的天然气制氢。
氢作为一种储能介质，具有比锂电池储能更高的能量密度，不仅能够一种储能手段，来解决光伏发电所遇到的日间不平衡，季度不平衡等问题；此外氢能是最具发展潜力的清洁能源之一，生成物为水，是碳中和政策是有力抓手。
“十四五”期间中国石化将大力发展新能源业务，并把氢能作为新能源业务主攻方向。该示范项目充分发挥新疆资源优势，投产后将开创绿氢炼化新发展路径，对炼化企业大规模利用绿氢实现碳减排具有重大示范效应。
同时，重大设备机械、核心材料将全部实现国产化，包括光伏组件、电解水制氢“心脏”电解槽、储氢罐、输氢管线等重大设备机械及核心材料全部实现国产化，对光伏制氢产业链有带动作用。
为什么选择光伏制氢
目前制氢方式为天然气制氢、煤制氢、焦炉气制氢、电解水制氢等，光伏制氢为电解水制氢的分支，其中来自煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%，工业副产占 18%， 电解水制氢仅占1%。
从制氢成本来看，天然气成本在0.6~1.2元/Nm3，是制氢的最经济的形式；而绿氢受制于转换效率等问题，制氢成本最高，目前绿氢成本为3~5元每平方米，是天然气制氢的5倍以上。但从碳排放的角度来看，光伏制氢为零碳排放，产品纯度也高，能够实现新能源替代化石能源，充分减少二氧化碳排放，是碳中和政策所倡导方向。
由于电费占整个水电解制氢生产费用的80%左右，因此水电解制氢成本的关键在于耗能问题。当电价低于0.3元每千瓦时，水解制氢成本才能和天然气制氢成本相当。根据国网能源研究院发布数据，到2025年，平均度电成本在0.22~0.462元每千瓦时。光伏发电制氢伴随发电成本持续下降，其未来制氢竞争力将进一步增强。
光伏制氢为光伏发电创造了一个新的应用场景和广阔的市场需求。目前全球氢气需求量约6千万吨/年，如果全部由光伏发电来生产，需要超过1500GW的光伏。未来三十年氢的年均新增需求在2000万吨以上，每年需要新增约900GW光伏装机。
光伏制氢的路线
技术路线来看，碱性电解槽制氢成本较低但效率仅70~80%，聚合物薄膜电解槽制氢效率更高但成本高，固体氧化物制氢成本低效率高，但目前处于实验室阶段。
氢能作为一种热值高、能量密度大、来源多样的清洁高效二次能源，被誉为21世纪的“终极能源”。目前主流的制氢路线是通过煤炭、天然气等传统能源制氢，这种制氢模式却存在高碳排的问题。光伏制氢属于”绿氢“，是电解水制氢的的一种方法，即通过光伏发电来电解水生产，不仅生产过程无碳排放，而且使用过程也是零碳排，实现了真正的双倍清洁。当前光伏制氢主要有三种技术路线:
1）碱性电解槽制氢：主要设备包括电源、阴阳极、横膈膜、电解液和电解槽箱体组成，电解液通常为氢氧化钠溶液，电解槽主要包括单极式和双极式。
优点：结构简单，适合大规模制氢，成本较低。缺点：效率相对较低，大约为70%~80%。
2）聚合物薄膜电解槽制氢：电解槽主要由聚合物薄膜、阴阳两电极组成。
优点：使用了离子交换技术，效率较碱性电解槽效率更高。缺点：聚合物薄膜电解槽制氢成本较高，但未来伴随质子交换膜、电极贵金属技术进步，成本有望降低。
3）固体氧化物电解槽制氢：电解质是一种固体陶瓷材料，阳极和阴极分别由特殊的粉末制成，与电解质层形成三明治形式的夹层结构。优点：可以在高温环境下工作，成本较低，效率较高，可以达到90%。缺点：产业化趋势处于实验室阶段，且设备启停不变。
光伏制氢受益环节
一是制氢设备：光伏制氢设备的主要构成是电解槽，电力转换系统，水循环以及气体分离提纯等模块。其中，电解槽在制氢系统中成本占比约40-50%，是制氢系统的核心部分，未来电解槽的降本增效是提升光伏制氢经济型的核心要素之一。
二是切入氢能赛道的公司：常规的制氢技术路线中以传统化石能源制氢为主，未来制氢路线上将由化石能源制氢逐步过渡至可再生能源制氢。由于氢能产业链在国内仍处于发展初期，率先切入氢能源赛道的公司有望获得先发优势，伴随政策与技术进步、成本降低的产业趋势而获取竞争优势。
三是储氢与加氢：储氢技术设施的建设和完善是后续氢能规模化发展的前提，就氢气的短途运输而言，高压气态储运是当前的主要手段。此外，输氢管道也是氢气储运的重要组成部分。对于加氢环节，由于氢燃料电池汽车等需求端往往小而分散，因此加氢站是氢能源发展中不可缺少的环节。
