光伏發(fā)電作為國家鼓勵發(fā)展的綠色清潔能源，近年裝機規(guī)模不斷增大，但光伏發(fā)電具有隨機性、波動性、階段性供電等問題，增加了電網(wǎng)調(diào)度難度。隨著光伏裝機規(guī)模的不斷擴大，光伏發(fā)電將面臨增加儲能問題，為光伏發(fā)電持續(xù)發(fā)展帶來了一定挑戰(zhàn)。光伏發(fā)電制氫用于天然氣摻燒、燃料電池，可豐富終端用戶用能多樣性，保障能源安全，也是解決光伏發(fā)電所面臨問題的一種途徑。

光伏發(fā)電技術和制氫技術都較為成熟，光伏制氫系統(tǒng)技術研究相對較多，但還未出現(xiàn)大型工程。光伏制氫技術主要集中在光伏制氫聯(lián)合運行模式優(yōu)化與光伏制氫系統(tǒng)設計及優(yōu)化方面，目前研究主要集中于系統(tǒng)設計優(yōu)化，對于整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性缺乏研究。本文重點研究光伏制氫經(jīng)濟性，并與傳統(tǒng)行業(yè)制氫成本進行對比分析，從而為光伏制氫提供發(fā)展路徑建議。

光伏制氫技術路線光伏發(fā)電制氫主要利用光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)直流電直接供應制氫站制氫用電。光伏直流發(fā)電系統(tǒng)相比傳統(tǒng)電站減少了逆變和升壓的過程，主要設備設施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎、接地裝置等，光伏組件可根據(jù)制氫站輸入電壓和電流要求進行串、并連配置，從而提高系統(tǒng)效率。電解水制氫目前技術成熟、設備簡單，運行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無污染，主要有3種技術路線。

堿性電解槽制氫。該種電解槽的結(jié)構(gòu)簡單，適合大規(guī)模制氫，價格較便宜，效率偏低約70%~80%，主要設備包括電源、陰陽極、橫膈膜、電解液和電解槽箱體組成，電解液通常為氫氧化鈉溶液，電解槽主要包括單極式和雙極式。

質(zhì)子交換膜電解槽（PEM Electrolyzer）制氫。效率較堿性電解槽效率更高，主要使用了離子交換技術。電解槽主要由聚合物薄膜、陰陽兩電極組成，由于較高的質(zhì)子傳導性，電解槽工作電流可大大提高，從而提升電解效率。隨著質(zhì)子交換膜、電極貴金屬技術進步，PEM電解槽制氫成本將會大大降低。

固體氧化物電解槽（Solid Oxide Electrolyzer）制氫?？稍诟邷叵鹿ぷ?，部分電能可由熱能替代，效率高、成本低，固體氧化物電解槽是三種電解槽中效率最高的設備，反應后的廢熱可與汽輪機、制冷系統(tǒng)進行聯(lián)合循環(huán)利用，提升效率，可達到90%。

電解水制氫技術路線成熟，目前未大規(guī)模推廣關鍵因素為電價問題，以目前工業(yè)用電用來制氫成本過高，市場競爭力較差。

光伏發(fā)電制氫經(jīng)濟性分析

傳統(tǒng)方式制氫成本分析

目前市場成熟制氫方式主要包括煤氣化制氫、甲醇制氫、天然氣制氫以及工業(yè)副產(chǎn)品制氫。煤氣化制氫投資成本較高，隨著規(guī)模增大，單位投資大幅下降，同時原料便宜，按照5800大卡煙煤計算，價格為500元 / 噸時制氫成本僅為0.7元 /

光伏發(fā)電制氫成本及經(jīng)濟性分析

以1000Nm3/h 水電解制氫為例，總投資約1400萬元，按照1Nm3氫氣消耗5kWh 電能計算，不同電價測算制氫成本分析如下表：

由此分析，光伏發(fā)電制氫電價控制在0.3元 / 千瓦時以下時，制氫成本才具有競爭力。按照目前市場價格進行測算，以100MW光伏發(fā)電直流系統(tǒng)造價如下表：

以一類資源區(qū)域為例，首年光伏利用小時數(shù)為1700小 時 計 算，其他參數(shù)為 ：裝機容量100MW，建設期1年，資本金投資比例20%，流動資金10元 /kW，借款期限10年，還本付息方式為等額本息，長期貸款利率4.90%，折舊年限20年，殘值率5%，維修費率0.5%，人員數(shù)量5，人工年平均工資7萬元，福利費及其他70%，保險費率0.23%，材料費3元 /kW，其他費用10元 /kW。按照全部投資內(nèi)部收益率滿足8% 反算電價，并分別分析計算造價為2.3億、2億、1.8億、1.6億元時的電價。通過計算，在滿足全部投資內(nèi)部收益率為 8% 時，不同造價下的電價如

光伏發(fā)電制氫在資源一類區(qū)域已具備經(jīng)濟可行性，較天然氣制氫、甲醇制氫成本較低，隨著光伏發(fā)電成本的持續(xù)下降，光伏發(fā)電制氫競爭力將進一步增強。本文未考慮氫氣運輸成本，光伏發(fā)電直供電制氫應與需求方靠近，資源一類區(qū)域主要集中在西北區(qū)域，該區(qū)域氫氣用戶主要為煉化、化工企業(yè)，用氣量較大，對制氫站規(guī)模要求較大。

Under the guidance of 2060 "carbon neutral" goal, China's energy structure adjustment is imminent. In 2021, China will enter the first year of "carbon neutral" and the first year of "the fourteenth five year plan", which is also regarded as the key period for China to achieve carbon peak and carbon neutral.

In this context, as the main force of the energy revolution, photovoltaic has been highly valued by the national and local governments. In the first quarter of 2021, the photovoltaic industry started a vigorous investment boom in photovoltaic power stations. According to the incomplete statistics of SOBI photovoltaic network, the investment scale of 17 Enterprises' photovoltaic power station projects in the first quarter of 2021 exceeded 65gw, including wind solar energy storage integration, clean energy and comprehensive energy projects, with an investment amount of over 200 billion yuan.