伴随着国内风电、光伏装机量的大幅提升,新能源电力价格已经接近甚至比煤电价格更低。而利用绿电来制氢,进而生产一系列基础化学原料,将能确保中国能源安全。
中国电建集团2024年度光伏组件框架入围集中采购招标中,P型组件最低报价为0.806元/W,N型组件最低报价为0.87元/W。
现在一些大项目都不采购组件了,开始整体EPC招标,价格来到2元/w。
2024年7月10日,国投电力控股企业雅砻江流域水电开发有限公司公示了凉山木里茶布朗光伏发电项目光伏场区设计施工总承包中标候选人,总规模1.23GW,共划分3个标段。
2,000/1,600/25=0.05元
如果将财务成本、运营成本、企业利润等考虑进去,光伏电站全周期的绝对电力成本也低于0.1元
2023年底,内蒙古能源集团阿鲁科尔沁100万千瓦风储基地项目的风力发电机组(含塔筒)及附属设备招标采购中,单机容量10MW的风力发电机组最低投标报价扣除塔筒后单价约为908元/kW,这创下了陆上风电机组单价的历史新低。
同样借鉴光伏电站的计算逻辑,风电电站全周期的绝对成本为
2,300/2,225/25=0.04元。
2、绿电水解制氢的原理
中国是产氢大国,年产氢量达到3,300万吨。氢源包括化石原料制取的“灰氢”,碳捕集利用获得的“蓝氢”,可再生能源电解水制取的“绿氢”。
目前氢源严重依赖煤制氢。技术上,煤制氢会产生大量的二氧化碳,显然并不符合政策上描述的发展氢能促进产业脱碳的目的。
碱性电解水技术,工艺成熟,单槽产氢量高,适合规模化应用。
华能集团成功研发了1,300m³碱式电解槽,具备1.15倍过载运行能力。
近年来,电极技术、隔膜技术不断突破,为碱式电解技术注入了新的生命。ALK技术不断升级,在未来依然是重要的电制氢方式。
质子交换膜电解技术,响应快、功率密度高,适合新能源供电。 2019年,大化所与阳光电源联合开发千瓦级质子膜制氢设备。2021年,中国石化首台质子交换膜装置在燕山石化投入使用,使用光伏绿电为冬奥会制氢。PEM催化剂材料代替金属效果较差,减小膜厚度后,通过能力变差。 PEM技术,产氢纯度高、压力高,单槽功率不断增大,在未来高比例接入新能源的电力系统中,会发挥更大作用。 固体氧化物电解技术,因工作温度降低了反应要求。 包含质子-固体氧化物、氧离子-固体氧化物以及二氧化碳联合电解3种方式。SOEC技术有望被广泛应用于二氧化碳回收、燃料生产和化学合成品,这是欧盟近年来的研发重点。 清华大学开展了千瓦级小试实验,考虑预热、辅机损耗,效率仍达到90%。SOEC技术在材料方面仍未取得突破,目前处于实验室阶段,未来会在热电联供领域起到支撑作用。
能源领域
在能源领域,绿电水解制氢技术可用于发电站、分布式能源系统等场景。此外,氢气还可作为燃料电池汽车的能源来源,替代传统的燃油车,实现交通领域的低碳转型。
工业领域
在工业领域,绿电水解制氢技术可以为钢铁、化工等高碳排放产业提供低碳解决方案。通过电解水获取氧气和氢气,可以替代传统的高温炉渣工艺,减少碳排放。同时,绿氢还可作为石油化工行业的新型绿色原料来源,推动产业结构的优化升级。
储能领域
氢气作为一种高效的储能介质,在储能领域具有广阔的应用前景。通过绿电水解制氢技术,可以将间歇、不稳定的可再生能源转化为化学能储存起来,在需要时通过燃料电池等方式释放能量,为能源系统提供稳定的电力供应。
4、绿氢的资源化利用
常见的主要有两种技术路线:绿氢制绿氨,绿氢制甲醇。
绿氢制绿氨
在合适的条件下,将制备好的氢气与氮气进行反应,生成氨气。这一反应是合成氨生产中的关键步骤,其反应方程式为:
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
该技术不仅能减少温室气体的排放,还有助于推动能源结构的优化和转型升级。
吉林大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目:该项目是国内首个也是全球规模最大的绿氨项目,于2023年全面开工。项目总投资63.32亿元,主要分为光伏、风电与制氢合成氨三部分。项目预计2024年投产,建成后可年产绿氢3.2万吨、绿氨18万吨。
绿氢制甲醇
绿电与绿氢输用结合,可提高可再生能源利用率、减轻外送压力。管道输氢和直流特高压输电有互补性,超大规模输送或终端使用氢气时,管输更经济。
制取成本高昂,整体制氢成本仍高于煤制氢等传统方式。 储运与输送难题,风光发电存在间歇性和波动性,无法保证绿氢生产的连续性,需要配套储能系统,但这也增加了整体成本;氢原子体积小,能够轻易地扩散进入金属材料的晶格,使金属的韧性和延展性降低,导致材料变脆,不易运输。 安全性,氢气是所有气体中密度最小、扩散速度最快的气体,一旦泄露,容易爆炸。