光伏制氫項目可行性研究報告立項報告
一、項目基本概況
本次吉林省洮南市200MW光伏制氫項目占地面積6600畝,其中光伏發(fā)電區(qū)6500畝、光伏制氫區(qū)90畝、辦公及輔助配套設施等10畝。項目建成正常運營后年可實現(xiàn)光伏發(fā)電32000萬kwh、年實現(xiàn)光伏制氫5180噸。
本項目總投資為110000.00萬元,其中,建設投資為108000.00萬元(建筑工程費用為9910.03萬元,設備及安裝投資96115.00萬元,建設期土地租賃費用為132.00萬元,其他費用為775.37萬元,預備費1067.60萬元),鋪底流動資金為2000.00萬元。
二、項目提出背景
能源是重要的地球資源,是人類社會發(fā)展的物質基礎。能源問題是關系我國經(jīng)濟社會發(fā)展全局的一個重大戰(zhàn)略問題,能源供應和利用狀況直接關系到國民經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展。開發(fā)、合理有效地利用能源,既可保持社會的適度發(fā)展,又可減少資源消耗。煤、石油、天然氣等一次性能源正在被消耗殆盡。我國雖然有較豐富的能源資源,但人均占有量遠低于世界平均水平,而且能源利用率低。我國正處在經(jīng)濟社會發(fā)展的重要階段,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快,能源需求愈來愈大。能源大量消耗和環(huán)境嚴重污染的粗放型經(jīng)濟增長模式,影響全面建設小康社會總目標的實現(xiàn),節(jié)約能源是解決現(xiàn)實矛盾的必然選擇。

現(xiàn)代社會,能源緊缺已經(jīng)成為一個全球性的難題?!笆濉睍r期,國家將大力推進供給側結構性改革,能源生產(chǎn)消費革命進入關鍵時期,能源結構調(diào)整步伐加快,針對愈演愈烈的能源爭奪和即將爆發(fā)的能源危機,人們開始把目光轉向新能源的開發(fā)利用,各國家都開始了對風能、太陽能、海洋能等可再生能源的研究。在這種前提下,開發(fā)可再生能源中以太陽能的優(yōu)點最為突出,每年達到地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤,其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源,而且其遍布全球,利于就地取材,同時安全無污染的利用過程也讓太陽能看上去潛力無限。但是太陽能的缺點也是顯而易見的,能流密度低導致太陽能的收集利用效率低,而且天氣變化也是可以直接影響太陽輻射強度的因素。擺在面前的難題是,如何在有效克服缺點的同時最大限度地利用太陽能為人類做貢獻。

在現(xiàn)有的太陽能利用方式中,光伏發(fā)電是一個很有潛力的方向,利用光生伏效應把太陽能轉換成電能,整個過程安全高效。與此同時,氫能作為新的綠色能源主力,受到了越來越廣泛的關注。氫被譽為21世紀的“終極能源”,高效廉價制取成為氫能市場化的關鍵一環(huán)。尤其是在氫能汽車的發(fā)展中,若想氫燃料電池車走進“尋常百姓家”,氫作為原材料的制取可行性至關重要。2017年,國際氫能委員會發(fā)布的首份《氫能源未來發(fā)展趨勢調(diào)研報告》指出,到2050年,通過更大規(guī)模的普及,氫能源將占整個能源消耗量的大約20%,全年的二氧化碳排放量能夠較現(xiàn)在減少約60億噸。近兩年,在新能源各行業(yè)補貼普遍退坡的情況下,氫能保持著補貼力度的持續(xù)不變,并在2019迎來了爆發(fā)之年。氫能,清潔、高效、便于運輸,氫氣儲能為新能源的可靠性和存儲難題提供了一種全新的解決方案,因此把光伏發(fā)電的電能轉換成氫能存儲起來是一個理想的能源轉換方式。太陽能制氫的基本原理就是先使用太陽能光伏發(fā)電,然后將水電解得到氫氣和氧氣。目前電解水制氫已有較成熟的生產(chǎn)工藝,并且電解水系統(tǒng)的電——氫轉化效率可到60%-73%,但是傳統(tǒng)的電解水工業(yè)消耗電能巨大,并不節(jié)能。因此光伏發(fā)電——氫氣這種能源系統(tǒng)將會在未來大顯身手。
目前,每年全球約有4500萬公噸的氫氣利用化石燃料制備,其中一半用于氨氣的合成生產(chǎn);37%用于石油原料加氫處理和加氫石化產(chǎn)品,剩余的用于甲醇合成、油脂氫化、浮法玻璃制造和航天航空等, 氫氣在汽車產(chǎn)業(yè)的應用也是方興未艾,氫氣內(nèi)燃機或者氫氣燃料電池是氫氣動力車的主要動力技術,氫燃料電池汽車的排放物僅為水蒸氣,可以有效緩解城市機動車污染,氫燃料電池汽車是未來新能源汽車一個重要的發(fā)展方向。氫氣只是一種能量載體,不是能量來源。事實上,為數(shù)不多的電解水制氫所利用的電力仍然是來源于化石燃料,這導致了看起來清潔的氫氣并非真正的可再生清潔燃料,在氫氣的能源生命周期內(nèi)并沒有實現(xiàn)真正的零排放。因此,制備氫氣的方法,決定了氫氣是否屬于可再生清潔能源。利用太陽能制備氫氣可以實現(xiàn)氫氣能源生命周期內(nèi)的零排放,使其成為真正的可再生清潔燃料。世界上許多國家都把發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。我國也將其列入《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃》等重大規(guī)劃。
吉林天能新能源有限公司吉林省洮南市200MW光伏制氫項目是節(jié)約能源、資源綜合利用與環(huán)境保護為一體的環(huán)境保護工程。洮南市光照資源豐富,光伏就地消納受限,光伏發(fā)電具備百萬噸級深綠制氫的資源條件;若光伏發(fā)電制氫不僅可以緩解光伏消納難題,還可以降低電解水制氫成本;同時,可以推動洮南市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,探索光伏制氫新模式。項目的建設具有成本低、效率高和更有利環(huán)保的鮮明特點,具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益,也為洮南市經(jīng)濟發(fā)展注入了活力和強勁動力。
三、項目建設必要性
1、促使中國能源、經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展相互協(xié)調(diào),實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展需要
21世紀人類文明發(fā)展在相當程度上依賴于煤炭、石油、天然氣等化石能源的開發(fā)利用。但是,利用化石能源也給地球環(huán)境造成了嚴重危害,使人類生存空間受到了極大的威脅?;茉磳Νh(huán)境的污染,主要表現(xiàn)在溫室效應、酸雨、破壞臭氧層、大氣顆粒物污染以及開采、運輸、加工過程所造成的生態(tài)環(huán)境破壞。
隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代化城市建設的發(fā)展,環(huán)境問題日趨嚴重。因此,如何更加有效地利用能源就成為國內(nèi)保護環(huán)境、改善環(huán)境質量的重要突破口,而在能源利用中,節(jié)能降耗和開發(fā)新能源必然成為其核心問題。海洋能作為一種清潔、可再生的能源,資源豐富。開發(fā)利用新能源和可再生能源已經(jīng)成為中國的一項戰(zhàn)略選擇,發(fā)展新能源和可再生能源是逐步改善和優(yōu)化中國的能源結構,更加合理、有效地利用可再生資源,保護環(huán)境,促使中國能源、經(jīng)濟和環(huán)境的發(fā)展相互協(xié)調(diào),實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。為此,發(fā)展開發(fā)光伏制氫技術,是實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標的重要的有效路徑之一。是非常必要的。
2、為人類提供巨大綠色能源,解決能源危機的需要
近年來,吉林大力支持當?shù)匕l(fā)展風電、太陽能發(fā)電和氫能產(chǎn)業(yè),全省新增可再生能源發(fā)電指標對洮南市適當傾斜,鼓勵發(fā)展非并網(wǎng)型風電、太陽能發(fā)電,以風電制氫、光伏發(fā)電制氫為突破口,打造氫能利用裝備制造鏈條。洮南市光照資源豐富,太陽輻射可達5200兆焦/平方米以上,是國家確定的太陽能資源二類地區(qū)。在光照豐富的地區(qū),制氫的電力成本大幅度低于現(xiàn)在制氫的電力成本。
本項目將充分利用洮南市地區(qū)風光、土地資源,結合國家新能源產(chǎn)業(yè)政策,該項目一旦投入量產(chǎn),不僅可以緩解目前全球面臨的能源危機,而且氫作為工業(yè)原料、工業(yè)燃料和工業(yè)氣體,廣泛應用于石油化工、電子、冶金、航空航天、食品加工、建筑材料等行業(yè),隨著社會氫能使用市場的不斷成熟完善,項目的建設將實現(xiàn)全鏈條、高質量發(fā)展,推動生態(tài)與經(jīng)濟深度融合。
3、促進我國制氫技術進步,滿足我國氫能源需求的需要
氫既是重要的工業(yè)原料,也是支撐未來能源系統(tǒng)清潔轉型的重要二次能源。它是通過一定的方法利用其它能源制取的,而不像煤、石油和天然氣等可以直接從地下開采、幾乎完全依靠化石燃料。隨著硬化燃料耗量的日益增加,其儲量日益減少,終有一天這些資源將要枯竭,這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲量豐富的新含能體能源。氫正是這樣一種在常規(guī)能源危機的出現(xiàn)和開發(fā)新的二次能源的同時,人們期待的新的二次能源。
2016年國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030)》,將氫能與燃料電池技術創(chuàng)新作為重點任務。2017年5月科技部和交通運輸部出臺的《“十三五”交通領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》明確提出,要推進氫氣儲運技術發(fā)展,加氫站建設和燃料電池汽車規(guī)模示范,形成較完整的加氫設施配套技術與標準體系。計劃到2050年,氫能將成為能源結構的重要組成部分,氫能產(chǎn)業(yè)成為我國產(chǎn)業(yè)結構的重要組成部分。
在氫成為一個重要的燃料能源的同時,需求量也不斷增加,世界各國正在研究如何能大量而廉價地生產(chǎn)氫。氫能的涉及的部門比較多,包括工業(yè)、交通、電力等等不同的部門,氫氣作為新興的清潔能源載體,在現(xiàn)代社會中的應用愈加廣泛,在眾多的新能源中,氫能將會成為21世紀最理想的能源。近年來,隨著氫能利用技術發(fā)展成熟,以及應對氣候變化壓力持續(xù)增大,氫能在世界范圍內(nèi)備受關注,氫能已經(jīng)納入我國能源戰(zhàn)略,成為我國優(yōu)化能源消費結構和保障國家能源供應安全的戰(zhàn)略選擇。本項目選址位于吉林省洮南市,洮南市光照資源豐富,光伏就地消納受限,光伏發(fā)電具備百萬噸級深綠制氫的資源條件,項目的實施不僅能夠滿足我國氫能的巨大需求,并可有效促進我國光伏制氫技術的進步。
4、發(fā)展氫能保證國家未來能源安全的需要
根據(jù)國際可再生能源機構于2018年9月6日發(fā)布的報告,如果按照巴黎協(xié)定中目標的要求,到2050年,氫能會成為全球能源系統(tǒng)轉型中不可缺失的一環(huán)。對于全球能源需求大國中國而言,氫能更是我國能源安全的保證。盡管可再生能源發(fā)展如火如荼,且資源豐富,但不可避免地存在不穩(wěn)定性和存儲成本高等難題。因此,可再生能源的高速發(fā)展要求氫能起到大規(guī)模儲能的作用,氫能將成為我國能源轉型過渡時期最佳的替代燃料。
2019年3月15日,氫能源被首次寫入國務院《政府工作報告》,3月28日,李克強總理在在博鰲論壇中指出“加快發(fā)展人工智能、自動駕駛、氫能源等新興產(chǎn)業(yè)”,氫能的發(fā)展正在國家頂層設計上予以重視。2017年底,世界氫能委員會提出,到2050年,全球環(huán)境20%的二氧化碳減排要靠氫氣來完成,氫能將占終端能源需求比例達到18%,為社會創(chuàng)造3000萬個工作崗位。根據(jù)中國的氫能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,預計2040年氫能有望成為中國的主體能源,將支撐中國能源工業(yè)需求的10%。
解決我國能源體系既有問題與保障能源安全,必須依靠發(fā)展新能源。而在各類新能源之中,氫能源是最重要的技術路線之一,能夠一舉解決我國能源體系的問題。從人類能源發(fā)展史看,木材-煤炭-石油-天然氣-新能源,這是一個“脫碳氫”的過程。由于各種優(yōu)越特性,氫能源被認為是未來社會的“終極能源”。因此,本項目的建設將把握正確的能源技術發(fā)展方向,在未來的能源競爭中取得先機,從而確保國家能源安全。
5、緩解光伏消納難題,降低電解水制氫成本的需要
經(jīng)過多年努力,我國清潔能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得較為可觀的體量,風電和光伏發(fā)電的裝機規(guī)模更是分別位居世界第一和第二。但是,在龐大體量的背后,我國清潔能源的消納情況卻并不理想。在光伏行業(yè)的強勢增長下,光伏產(chǎn)能過剩和市場消納能力不足矛盾漸漸凸顯。三北地區(qū)具有很多大型風電基地,卻因為人口稀疏、地域偏遠、工業(yè)數(shù)量種類少等各方面的原因,造成了目前棄風限電嚴重的事實。基于這一現(xiàn)象,國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》,該計劃是為解決清潔能源消納問題,建立清潔能源消納的長效機制而制定?!队媱潯诽岢觯x擇可再生能源資源豐富的地區(qū),建設可再生能源綜合消納示范區(qū)。探索可再生能源富余電力轉化為氫能,實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用。
相對于傳統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)制氫的落后于人,我國在太陽能制氫上有著無可比擬的優(yōu)勢。目前,在光伏新增裝機和總裝機量上,我國都領先于世界;多項光伏先進技術和世界紀錄都在我們手上;尤其是我國光伏發(fā)電消納的需求,也給了太陽能制氫發(fā)展的契機。10MW光伏每小時可制造10立方的氫氣,25平方公里的光伏發(fā)電列陣,可以做一個小型的制氫城,一年可以產(chǎn)100萬噸的氫氣,100萬噸的氫氣完全夠未來幾年用。初步計算,在光照好的地方,制氫的光伏發(fā)電成本大概在1毛5分錢一度電,是大幅度低于現(xiàn)在制氫的電力成本。因此,在資源稟賦合適、政策引導得當?shù)那疤嵯?,氫氣代替化石能源燃料氣具有一定的?jīng)濟性,燃料電池技術的發(fā)展進步速度也非??欤磥碛脷淝熬拜^好。這些因素共同促成了可再生能源制氫消納的“最佳時機”的到來。另外,將電力轉換為氫氣產(chǎn)品并且就地消納過量電能,也不失為補償限電損失的一個有效途徑。
洮南市的新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,光伏發(fā)電具備百萬噸級深綠制氫的資源條件,本項目的建設是一種利用洮南市現(xiàn)有資源優(yōu)勢,積極探索多方共贏的有益嘗試,是光伏本地消納、造福洮南市經(jīng)濟社會發(fā)展的“第二市場”。
6、推動洮南市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,探索光伏制氫新模式的需要
氫能作為清潔、高效、可存儲的二次能源,在21世紀能源體系中將占據(jù)重要地位。世界上許多發(fā)達國家都把發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。我國將其列入《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃》等重大規(guī)劃,并寫入了國務院《政府工作報告》。
隨著建設成本的不斷降低、發(fā)電效率的不斷提高,完全可以為制氫提供充足的低成本電力。吉林省委、省政府對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視,在全省“一主、六雙”產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間布局中,把打造“中國北方氫谷”,上升為省級戰(zhàn)略決策。因此大力發(fā)展光伏制氫對于洮南市氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展顯得尤為迫切,項目發(fā)展?jié)摿^大,前景可觀,具有較好的市場發(fā)展條件。
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四、項目建設可行性分析
1、符合國家政策導向
(1)《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出:
推進非化石能源可持續(xù)發(fā)展。統(tǒng)籌資源、環(huán)境和市場條件,超前布局、積極穩(wěn)妥推進建設周期長、配套要求高的水電和核電項目,實現(xiàn)接續(xù)滾動發(fā)展。堅持集中開發(fā)與分散利用并舉,調(diào)整優(yōu)化開發(fā)布局,全面協(xié)調(diào)推進風電開發(fā),推動太陽能多元化利用,因地制宜發(fā)展生物質能、地熱能、海洋能等新能源,提高可再生能源發(fā)展質量和在全社會總發(fā)電量中的比重。
鼓勵“三北”地區(qū)風電和光伏發(fā)電參與電力市場交易和大用戶直供,支持采 用供熱、制氫、儲能等多種方式,擴大就地消納能力。大力推動中東部和南方地 區(qū)分散風能資源的開發(fā),推動低風速風機和海上風電技術進步。
實施科技創(chuàng)新示范工程。發(fā)揮我國能源市場空間大、工程實踐機會多的優(yōu)勢,加大資金、政策扶持力度,重點在油氣勘探開發(fā)、煤炭加工轉化、高效清潔發(fā)電、新能源開發(fā)利用、智能電網(wǎng)、先進核電、大規(guī)模儲能、柔性直流輸電、制氫等領域,建設一批創(chuàng)新示范工程,推動先進產(chǎn)能建設,提高能源科技自主創(chuàng)新能力和裝備制造國產(chǎn)化水平。
(2)《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃?(2016–2030年)》中提出:
在可再生領域,要重點發(fā)展更高效率、更低成本、更靈活的風能、太陽能利用技術,生物質能、地熱能、海洋能利用技術,可再生能源制氫、供熱等技術。
大規(guī)模制氫技術。研究基于可再生能源和先進核能的低成本制氫技術,重點突破太陽能光解制氫和熱分解制氫等關鍵技術,建設示范系統(tǒng);
(3)《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》中提出:
推動可再生能源就近高效利用。選擇可再生能源資?源豐富的地區(qū),建設可再生能源綜合消納示范區(qū)。開展以消納清潔 能源為目的的清潔能源電力專線供電試點,加快柔性直流輸電等適應波動性可再生能源的電網(wǎng)新技術應用。探索可再生能源富余電力 轉化為熱能、冷能、氫能,實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用。
(4)《白城市新能源與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》以2018年為基期,提出了到2020年、2025年、2035年近中遠期發(fā)展目標。從交通到工業(yè)、農(nóng)業(yè)及居民生活全領域應用,突出氫能裝備、氫燃料電池及整車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,謀劃了一系列項目。力爭到2035年,白城風電裝機2000萬千瓦、光伏裝機1500萬千瓦,年生產(chǎn)氫氣能力達到百萬噸級,產(chǎn)值近2000億元(人民幣),累計投資可達到2000億元,形成具有國際影響力的新能源與氫能區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群。
根據(jù)這些政策,光伏制氫屬于資源的合理利用,享受國家及地方法律法規(guī)規(guī)定的鼓勵政策,國家還將實施一系列激勵政策,扶持氫能的開發(fā),并享受國家新能源優(yōu)惠政策。這將對項目的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。
2、洮南市有豐富的光照資源,項目具備相應的建設條件
洮南市位于吉林省西北端,白城市西南部,年平均日照數(shù)為3005.3小時,年均有效積溫3000.5℃。洮南市光照時間長,光照資源十分豐富,光伏發(fā)電具備百萬噸級深綠制氫的資源條件,開發(fā)潛力大,為項目實施提供了必要的資源條件。
3、制氫技術成熟
項目公司和國內(nèi)多家先進的電解水制氫設備廠商建立長期合作關系,根據(jù)光伏電站和電解水制氫設備的技術特性創(chuàng)造性地提出多種光伏制氫優(yōu)化方案,包括離網(wǎng)制氫,微電網(wǎng)制氫,大型電站限發(fā)制氫等,并針對性開發(fā)了電力轉換設備,光伏制氫DC/DC設備的開發(fā)可以實現(xiàn)光伏電站完全離網(wǎng)電解水制氫,有效降低升/降壓、整流及并網(wǎng)設備費用,節(jié)省初始投資,同時無需電網(wǎng)支撐,減少審批手續(xù),為電解水制氫找到新模式。
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五、項目投資預算
本項目的總投資為110000.00萬元
六、項目經(jīng)濟效益評價
本項目建成后,達產(chǎn)年可實現(xiàn)年產(chǎn)值20720.00萬元,年均銷售收入為18459.64萬元,年均利潤總額13508.17萬元,年均凈利潤10131.13萬元,年均上繳稅金及附加為152.31萬元,年均上繳增值稅為1523.12萬元;投資利潤率為12.28%,投資利稅率13.80%,稅后財務內(nèi)部收益率9.51%,稅后投資回收期(含建設期)為10.86年。
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