一文了解光伏制氫項目
發布時間：
2022-05-31
所謂的光伏制氫并非全新的概念，其研究主要集中在熱化學法制氫、光電化學分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。這其中，將光伏發電和電解水組合制氫組合成系統的技術，是主流發展方向。
所謂的光伏制氫并非全新的概念，其研究主要集中在熱化學法制氫、光電化學分解法制氫、光催化法制氫、人工光合作用制氫和生物制氫等。這其中，將光伏發電和電解水組合制氫組合成系統的技術，是主流發展方向。
在國際市場上，光伏制氫已經開始得到落地。最著名的當屬日本的福島氫能源研究基地，該基地為世界上規模大的可再生能源制氫工廠，占地總面積為22萬平方米。其中，18萬平方米為光伏發電區域，4萬平方米為制氫車間，系統裝置具備1萬千瓦制氫能力。
研究員史英哲在接受《證券日報》記者采訪時表示，儲能和應用場景一直是制約光伏行業發展的因素之一。儲能方面科技賦能訴求強烈，建議重點關注相關公司在高效率高安全性大容量儲能、氫能及燃料電池、高效率光伏發電材料、新型絕緣材料、超導材料、寬禁帶電力電子器件等技術領域的研發和應用。在下游應用端，除了電力消費市場，光伏發電應用重點領域還包括建筑和交通等。
史英哲說：“分布式光伏可以與建筑及充電設施等結合，實現太陽能發電的就地消納，如公園、學校、醫院、交通場站等公共建筑，應該是最先大力發展分布式光伏的場合。集中光伏電站方面，可以利用西部太陽能發電成本低的優勢開展光伏制氫、光伏制燃料等應用，利用氫能易于存儲的優勢，解決西部地區電力系統消納光伏發電空間小的問題，拓展我國西部地區光伏發電的發展路徑。”
本文梳理了世界上最大的光伏制氫裝置——福島氫能研究項目(FH2R)的有關情況，便于大家更深入地了解光伏制氫。
2020年3月7日，日本新能源與產業技術開發組織(NEDO)，東芝能源系統與解決方案公司，東北電力公司和巖谷公司舉行了福島氫能研究項目(FH2R)開幕式。
FH2R項目自2018年7月在南江(Namie)啟動，2020年2月底完成10MW級制氫裝置建設并試運營，10MW電解槽裝置，每小時可產生高達1,200標方的氫氣，這是世界上最大的光伏制氫裝置。
該項目占地220,000平米，其中光伏電場占地180,000平米，研發以及制氫設施占地40,000平米。
整個制氫工廠分為四大設施，分別是制氫車間、儲氣罐區、壓縮與出貨運輸站、綜合管理中心。
FH2R項目配備20MW的光伏發電系統以及10MW的電解槽裝置，每小時可產生高達1200標方的氫氣(額定功率運行)。項目占地220,000平米，其中光伏電場占地180,000平米，研發以及制氫設施占地40,000平米。FH2R產生的氫氣將為固定式氫燃料電池系統以及燃料電池汽車和公共汽車等提供動力。
FH2R項目一方面根據下游市場供需預測系統開展生產和存儲，同時亦可通過調節氫氣生產單元來滿足電網控制系統的調節需求。當前測試階段最重要的挑戰是使用氫能管理系統來實現氫的生產和存儲以及電網供需動態平衡的最佳組合，從而無需使用蓄電池。為了應對這一挑戰，測試將開始確定最佳的運行控制技術，該技術使用各自具有不同運行周期的設備單元將電網需求響應與氫氣供求響應相結合。
FH2R項目距離福島縣、仙臺市以及東京市的距離分別為70公里、100公里和250公里。氫氣將主要通過長管拖車運送給上述地區的用戶。
FH2R項目中，東芝將牽頭整個項目建設，并開發氫能管理系統;東北電力將專注于能源管理系統(EMS)監控、數據采集(SCADA)系統以及與電網相關的事項;巖谷公司將研究氫的需求和供應預測系統，以及氫運輸和存儲。堿性電解水系統源自朝日Kasei公司先進的氯堿電解技術。
福島縣原來是日本的電力大縣，縣內有福島第一核電站和第二核電站，第一核電站在2011年的大地震大海嘯襲擊下發生核泄漏之后，已經全部廢爐。第二核電站停止發電中。所以，“電力大縣”之名已經名存實亡。
根據2016年9月制定的《福島新能源社會計劃》，福島將推動氫能實現廣泛應用。制氫工廠的建設，不僅是福島災后重建的重要一環，更是恢復“電力大縣”地位的一大舉措。讓環保安全的氫能源來代替核電，構建面向未來的能源生產與供應體系，讓日本脫離“核電社會”，邁向“氫能社會”，福島的這一座制氫工廠，會成為一大象征。
運氫車是特別開發的車輛，整個氣罐后側安裝有輪胎，也就是說，氫氣從儲氣罐里進入壓縮機壓縮之后，直接灌注到運輸氣罐中，而卡車車體直接將氣罐掛靠后，就可以拉走，而不需要現場灌充，最大限度保證氫氣灌充與運輸的安全性。
氫氣運輸車全長9.390米，重量為20噸，可灌充壓力為19.6Mpa的氫氣0.237噸(2642Nm³)。整個運輸站可以同時對12輛運氫車實施灌充。
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