光伏发电与氢能耦合助力实现“双碳”目标 .pdf

光伏发电与氢能耦合助力实现“双碳”

目标

【文章摘要】：“双碳”目标的提出必将推动了我国能源产业结构进一步优化调整，

将光伏与氢能耦合将是助力实现“双碳”目标的有力保障。本文从光伏-氢能体系出发，讨

论目前光伏与氢能耦合过程中存在的问题。

【关键词】：双碳，能源，光伏，氢能

引言

中央经济工作会议明确了碳达峰、碳中和“双碳”目标，是中国高质量发

展、生态文明建设和生态环境综合治理的内在需求。“双碳”目标提出就要求能

源利用过程中实现二氧化碳的“零排放”或者让二氧化碳排放量“收支相抵”。

基于以上理论，太阳能作为一种取之不尽的无污染的新能源这些年来越发受到全

球各国的重视，太阳能作为一种可再生能源越来越引起人们的关注，我国太阳能

资源丰富，全国2/3以上的面积太阳能年日照小时数大于2000小时。而大多

数太阳能资源丰富的地区都位于偏远，无电网的地区。受限于气候、地里位置以

及发电电压波动等因素的影响，光伏发电并入电网进行长距离运输在这些地区，

太阳能发电的储存、运输就成了限制应用的具体应用中仍然面临着很大的问题，

如何解决储存及运输就变得极为重要。

1光伏发电与氢能耦合

氢能是一种热值高、用途广泛、来源丰富、清洁无污染的能源方式，是实现

“双碳”目标的重要路径。但是氢的主要来源为电解制氢，电力的来源主要以煤、

石油及天然气为原料来获取，这样就会导致氢的成本较高。如果将光伏发电就地

通过制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。我国的太阳能资源也比较丰富，太

阳能取之不尽，利用光电制氢的方法。即太阳能光伏发电，电解水制氢（“绿

氢”）的发展体系，有其良好的发展前景。传统的太阳能光伏发电系统都用的是

蓄电池，蓄电池具有：效率高、能量密度低、自放电效率高、不宜长期储存等特

点；而氢能具有：能量密度高、易长期储存、无泄漏等优点、但电解氢装置和燃

料电池效率较低。因此，氢能和蓄电池共同作用，有利于效率的提高和经济性要

求。目前太阳能发电存在着内在间歇性和不稳定性问题。此外，由于电力供给在

孤岛及偏僻地区都需要有完备的电网设施，而水电解不论规模大小，在任何地方

都可方便的制取氢气，并且还没有除了氧气以外的副产品以及排水与噪声问题，

具有维护容易等优点因此，因此，将光伏与氢能进行耦合可以有效解决目前太阳

能发电的储存及运输存在的问题。将分布式光伏发电、制氢、储氢、加氢各个环

节耦合一起，通过建设氢能综合智慧园区等示范项目，采用分布式光伏发电为氢

能示范园中的电解水制氢设备提供绿色电力，为打造氢能产业常态化运行、可复

制式推广的光伏-氢能-耦合商业模式奠定坚实基础。

2氢能发展瓶颈

将光伏发电与氢能耦合后，能源以“绿氢”形式储存起来，氢能通过运输送

到用户端，通过燃料电池将其进行能源转化再次转化为电能被利用。燃料电池是

将所供氢燃料直接变换为电能，中间不需要热机转化，发电效率高，转化过程中

不消耗碳，唯一的产物是水，是一种高效清洁的能源转化方式，为“双碳”目标

的实现提供有力的保障。2021年氢能已经纳入到我国能源体系，财政部、工业和

信息化部、科技部、国家发展改革委和国家能源局五部委开始实施氢能源汽车示

范应用。氢能汽车交通是继锂电池汽车以后的第二大新能源汽车交通产业，如何

将绿氢并入到氢能能源体系是光伏发电-绿氢能源发展一个重大瓶颈。当下，氢

能的主要难点在于储存和运输。氢能储存可分为高压气态储氢、低温液态储氢、

固态储氢；运输主要是：管道运输和氢能罐车。氢能储存设备、专用运输车辆和

管道建设，都是潜力非常大的产业，涉及到特种装备、管道、交通、建设等多个

环节。加氢站是氢能产业链中非常重要的环节，未来很可能会替代当前的加油站

和加气站，届时全国成千上万个加氢站，将推动汽车领域加速变革。目前氢能源

的使用终端十分依赖加氢站，然而目前我国加氢站太少并且建设速度很低，我国

氢能发展基础设施建设就显得严重不足，氢能资源利用率也相对较低。氢站建设

的卡点堵点主要有两个，一个是加氢站建设手续复杂，另一个是加氢站用地按照

商业用地对待，严重影响了氢能源产业的发展。加快制定和落实加氢站建设的相

关政策，改变建设加氢站的商业用地性质为工业用地性质；简化加氢站建设的批

准手续，简化建站审批手续，把多头管理、审批变为一个部门审批，为发电-绿

氢的发展铺路架桥。

3健全光伏-氢能能源体系

当前，我国光伏-绿氢能源体系的科技研发还处于初级阶段，如何有效的开

展光伏-绿氢