光伏發(fā)電與氫能耦合助力實現(xiàn)“雙碳”目標

光伏發(fā)電與氫能耦合助力實現(xiàn)“雙碳”目標【文章摘要】：“雙碳”目標的提出必將推動了我國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化調(diào)整，將光伏與氫能耦合將是助力實現(xiàn)“雙碳”目標的有力保障。本文從光伏-氫能體系出發(fā)，討論目前光伏與氫能耦合過程中存在的問題?！娟P(guān)鍵詞】：雙碳，能源，光伏，氫能引言中央經(jīng)濟工作會議明確了碳達峰、碳中和“雙碳”目標，是中國高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境綜合治理的內(nèi)在需求?！半p碳”目標提出就要求能源利用過程中實現(xiàn)二氧化碳的“零排放”或者讓二氧化碳排放量“收支相抵”?；谝陨侠碚?，太陽能作為一種取之不盡的無污染的新能源這些年來越發(fā)受到全球各國的重視，太陽能作為一種可再生能源越來越引起人們的關(guān)注，我國太陽能資源豐富，全國2/3以上的面積太陽能年日照小時數(shù)大于2000小時。而大多數(shù)太陽能資源豐富的地區(qū)都位于偏遠，無電網(wǎng)的地區(qū)。受限于氣候、地里位置以及發(fā)電電壓波動等因素的影響，光伏發(fā)電并入電網(wǎng)進行長距離運輸在這些地區(qū)，太陽能發(fā)電的儲存、運輸就成了限制應(yīng)用的具體應(yīng)用中仍然面臨著很大的問題，如何解決儲存及運輸就變得極為重要。1光伏發(fā)電與氫能耦合氫能是一種熱值高、用途廣泛、來源豐富、清潔無污染的能源方式，是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要路徑。但是氫的主要來源為電解制氫，電力的來源主要以煤、石油及天然氣為原料來獲取，這樣就會導(dǎo)致氫的成本較高。如果將光伏發(fā)電就地通過制取氫氣是當今制取氫氣是主要的方法。我國的太陽能資源也比較豐富，太陽能取之不盡，利用光電制氫的方法。即太陽能光伏發(fā)電，電解水制氫（“綠氫”）的發(fā)展體系，有其良好的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)都用的是蓄電池，蓄電池具有：效率高、能量密度低、自放電效率高、不宜長期儲存等特點；而氫能具有：能量密度高、易長期儲存、無泄漏等優(yōu)點、但電解氫裝置和燃料電池效率較低。因此，氫能和蓄電池共同作用，有利于效率的提高和經(jīng)濟性要求。目前太陽能發(fā)電存在著內(nèi)在間歇性和不穩(wěn)定性問題。此外，由于電力供給在孤島及偏僻地區(qū)都需要有完備的電網(wǎng)設(shè)施，而水電解不論規(guī)模大小，在任何地方都可方便的制取氫氣，并且還沒有除了氧氣以外的副產(chǎn)品以及排水與噪聲問題，具有維護容易等優(yōu)點因此，因此，將光伏與氫能進行耦合可以有效解決目前太陽能發(fā)電的儲存及運輸存在的問題。將分布式光伏發(fā)電、制氫、儲氫、加氫各個環(huán)節(jié)耦合一起，通過建設(shè)氫能綜合智慧園區(qū)等示范項目，采用分布式光伏發(fā)電為氫能示范園中的電解水制氫設(shè)備提供綠色電力，為打造氫能產(chǎn)業(yè)常態(tài)化運行、可復(fù)制式推廣的光伏-氫能-耦合商業(yè)模式奠定堅實基礎(chǔ)。2氫能發(fā)展瓶頸將光伏發(fā)電與氫能耦合后，能源以“綠氫”形式儲存起來，氫能通過運輸送到用戶端，通過燃料電池將其進行能源轉(zhuǎn)化再次轉(zhuǎn)化為電能被利用。燃料電池是將所供氫燃料直接變換為電能，中間不需要熱機轉(zhuǎn)化，發(fā)電效率高，轉(zhuǎn)化過程中不消耗碳，唯一的產(chǎn)物是水，是一種高效清潔的能源轉(zhuǎn)化方式，為“雙碳”目標的實現(xiàn)提供有力的保障。2021年氫能已經(jīng)納入到我國能源體系，財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委和國家能源局五部委開始實施氫能源汽車示范應(yīng)用。氫能汽車交通是繼鋰電池汽車以后的第二大新能源汽車交通產(chǎn)業(yè)，如何將綠氫并入到氫能能源體系是光伏發(fā)電-綠氫能源發(fā)展一個重大瓶頸。當下，氫能的主要難點在于儲存和運輸。氫能儲存可分為高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫；運輸主要是：管道運輸和氫能罐車。氫能儲存設(shè)備、專用運輸車輛和管道建設(shè)，都是潛力非常大的產(chǎn)業(yè)，涉及到特種裝備、管道、交通、建設(shè)等多個環(huán)節(jié)。加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的環(huán)節(jié)，未來很可能會替代當前的加油站和加氣站，屆時全國成千上萬個加氫站，將推動汽車領(lǐng)域加速變革。目前氫能源的使用終端十分依賴加氫站，然而目前我國加氫站太少并且建設(shè)速度很低，我國氫能發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)就顯得嚴重不足，氫能資源利用率也相對較低。氫站建設(shè)的卡點堵點主要有兩個，一個是加氫站建設(shè)手續(xù)復(fù)雜，另一個是加氫站用地按照商業(yè)用地對待，嚴重影響了氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。加快制定和落實加氫站建設(shè)的相關(guān)政策，改變建設(shè)加氫站的商業(yè)用地性質(zhì)為工業(yè)用地性質(zhì)；簡化加氫站建設(shè)的批準手續(xù)，簡化建站審批手續(xù)，把多頭管理、審批變?yōu)橐粋€部門審批，為發(fā)電-綠氫的發(fā)展鋪路架橋。3健全光伏-氫能能源體系當前，我國光伏-綠氫能源體系的科技研發(fā)還處于初級階段，如何有效的開展光伏-綠氫工業(yè)體系仍然面臨著許多的困難；例如，我國光伏-綠氫能源發(fā)展體系、標準體系仍然缺乏健全標準體系；光伏-綠氫能源缺乏相應(yīng)的價格體系、合理的補貼激勵機制；如何完善相應(yīng)的碳交易市場，縮小和歐盟等主要發(fā)達國家的差距等都是急需解決的問題。同時，要優(yōu)先考慮在光伏風(fēng)電風(fēng)資源豐富的化工、煤化工和鋼鐵冶煉區(qū)域開展產(chǎn)業(yè)集中示范，為全面大規(guī)模應(yīng)用提供技術(shù)、管理、運營等諸多方面的基礎(chǔ)。目前光伏發(fā)電剛剛實現(xiàn)全面平價上網(wǎng)，但全面參與電力市場與煤電等傳統(tǒng)能源公開競爭，還存在較大難度。我們必須清醒的認識到，隨著電力體制改革的不斷深入，光伏、風(fēng)電等新能源形式必將逐步參與市場，這是大勢所趨。如何成功的參與電力市場，這是“十四五”期間行業(yè)各方必須共同研究和破解的問題。此外，我國光伏-氫能領(lǐng)域關(guān)鍵零部件等核心技術(shù)扔面臨很大的挑戰(zhàn)，進一步加強基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和科技成果轉(zhuǎn)化，依托科技創(chuàng)新提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力是解決關(guān)鍵材料的“卡脖子”問題的關(guān)鍵。例如將企業(yè)國家重點實驗室與高校重組，將高校出色的科技人才直接納入到企業(yè)國家重點實驗室，不但能解決企業(yè)高技術(shù)人才不足難題，也更有利于產(chǎn)出實實在在的科技成果。為此，盡快啟動企業(yè)類重點實驗室與相關(guān)高校重組，形成實力強大的新型國家重點實驗室，使創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈相向延伸，面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向國際科技前沿、面向人民生命健康，多出成果、快出成果、出大成果，同時提升在運行保障、研發(fā)項目立項等方面的待遇，助力全面實現(xiàn)碳達峰碳中和目標，在更高水平上推動綠色可持續(xù)發(fā)展。結(jié)語2030年碳達峰與2060年碳中和大目標的提出，是對光伏和氫能行業(yè)的巨大鼓舞。為了達成這一目標，推動光伏-氫能耦合技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級，加大關(guān)鍵零部件制造技術(shù)的補短板力度，通過技術(shù)進步促進產(chǎn)業(yè)升級和成本的持續(xù)下降，持續(xù)推動光伏發(fā)電-氫能耦合的技術(shù)的進步，大大的降低全社會用能成本，助力“雙碳”目標實現(xiàn)。參考文獻：[1]劉訓(xùn)道,郇宇,武衛(wèi)兵.碳達峰、碳中和背景下《電子材料與器件》課程教學(xué)的探討[J].科學(xué)與財富,2021,13(23):305.。[2]劉訓(xùn)道,郇宇,武衛(wèi)兵.“十四五”規(guī)劃背景下“電子材料與器件”課程教學(xué)的探討[J].新教育時代電子雜志（學(xué)生版）,2021(24):279.。[3]才秀敏.光伏行業(yè)將迎機遇式發(fā)展[J].電器工業(yè),2020(12):1.。[4]劉訓(xùn)道,王麗,李虹,張永明.燃料