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特种气体推动亚太地区的绿色议程

来源: 更新:2021-03-24 19:27:29 作者: 浏览:214次

    到2050年,可再生氢可能占全球能源的20%左右。可再生能源的生产将主要通过水力发电、风力发电和太阳能发电。特种气体和高纯度工业气体在实现太阳能发电的太阳能电池生产方面发挥着核心作用。这是未来十年突出的工业气体增长机会之一。


     2020年是世界熟悉兆瓦级电解氢项目概念的一年。就在不久前,10兆瓦的电解槽“示范项目”引起了热议。千兆瓦比这个大两个数量级。在审查建议的前10个可再生氢电解槽方案时,其中8个方案将混合使用风能和太阳能。只有北欧的两个项目完全是风力发电,那里的风很大,但太阳并不总是照耀着。

    排名前十的项目中有六个位于亚太地区。其中5个在澳大利亚,第六个在中国。这些项目将位于风力和太阳能强度相结合的地区,为可再生能源发电创造最佳条件。这是经济上有吸引力的可再生氢项目的关键。将电力投入成本降到最低的好处远远超过了氢的分配成本。

    近年来,可再生能源的成本下降有几个原因: 光伏和风力涡轮机技术正在变得更加高效;正在实施更大的项目以利用规模经济;光伏电池板和风力涡轮机产量的增加正在压低单位成本。然而,全球平均单位成本下降的主要原因是,世界上一些天气理想的地区正在安装大型项目。

所有的目光都投向中国
     正如我们上面提到的,世界上最大的太阳能、风能和可再生氢项目中有五个在澳大利亚。不过,太阳能电池生产的地域整合更为激烈。

        
     全球十大太阳能电池板生产商中有九家在中国生产。排名前十的太阳能电池板生产商中有七家是中国公司。2019年全球前四大光伏生产商都是中国企业:晶科能源、晶澳、天合光能和隆基绿能。2019年他们总共生产的太阳能电池板将产生超过40千兆瓦的电力。

    就像煤气化和大型空分项目等许多其他工业气体应用的增长潜力一样, 所有人都在关注中国市场。除了中国这个市场的规模,它的增长速度也是惊人的。2019年与2018年相比,中国所有生产商的太阳能电池板出货量平均增长了20%。高纯度和特种气体的消耗量几乎与工厂产量成正比。当我们将这一增长率与美洲或欧洲成熟市场的几乎所有应用进行比较时,就很容易看出工业气体的增长来自哪里。

     晶科能源从2006年开始生产晶圆。在14年内,其年营业额增长了近40亿美元。由于技术领先,该公司可能会继续增长。它运营着业内最大的研发中心之一和经过认证的太阳能电池板测试设施。因此,它生产出效率最高的P型Poly PERC和Mono PERC太阳能电池,紫外光到电能的转换效率超过22%。

专线连接价值高


    太阳能发电场与氢气电解槽的直接耦合可避免传输功率损失,并将电网拥堵降至最低。太阳能产生直流电,而氢电解器消耗直流电。电解槽与太阳能发电场的直接耦合还意味着,可以避免与逆变器上的直流电向交流电转换(为电网供电)相关的损耗,以及与整流器上的直流电向交流电转换(为电解槽供电)相关的额外损耗。逆变器和整流器的资本成本也从项目预算中剔除。

    能量损耗的降低使得直接耦合的光伏供电的氢电解槽的性能比从输电网供电的电解槽高出约10%,输电网输送的交流电力,如风力发电场或水力发电项目产生的电能。

     当太阳能发电厂直接生产氢气时,不需要电力传输。然而,有必要将氢气分配到运输、供暖或工业用途的应用中心。这可以使用从高压压缩气体到液化氢和纯氢管道的各种机制来实现,或者通过掺入天然气网络管道来实现。

更多太阳能…...意味着更多的气体


    光伏太阳能项目的加速正在拉动太阳能电池板的大规模生产。这些工厂消耗大量的高纯度工业气体和特种气体。

 

    与许多制造流程一样,最大的工厂已从高成本的西方国家迁往亚太地区的低成本地区,如印度和中国。由于最大的太阳能项目也在这些地区,这里也很适合生产和需求地点,以最大限度地减少运输成本和距离。

 

    光伏制造中使用的气体因制造光伏电池所采用的技术而异。铜、铟、镓、二硒化镓和碲化镉技术所需的气体主要是氮气或氩气等散装空气气体。晶硅或薄膜硅需要更广泛的空气气体、氢气和特殊气体(如硅烷和氨气)的组合。对于某些技术,砷和二硼烷的电子特种气体混合物也在购物清单上。

 

    作为天然气采购的替代,现场发电也被使用。在大规模情况下,可以使用低温氮气发生器来代替大量的液氮输送。小型空分设备可以生产范围更广的高纯度空气气体,包括氧气和氩气。通过纯水电解、气体净化、干燥可制得高纯度氢气。出于安全原因,特种气体氟也在现场生产。

 

现场氟的电解处理


    在光伏电池板制造过程中, 氟被用作热风炉的清洁气体,并用于等离子体增强和热CVD工具干燥室的清洁。在这些应用中,氟是含氟气体(如三氟氯甲烷、三氟化氮和六氟化硫)的理想替代品。

 

    氟正在取代的这些化学物质中的每一种都具有极高的全球变暖潜力。考虑到它们对环境的潜在危害,每公斤气体的全球变暖潜力是二氧化碳的13000倍以上。

 

     氟可以作为低温液体或压缩气体大量运输。然而,与这种剧毒和腐蚀性气体的储存和运输相关的安全问题意味着,氟通常是在现场生产和消费的。氟是通过电解无水氟化氢在阴极产生氢气,在阳极产生氟气。这个过程就像电解水生产氢气一样。然而,在电解过程中必须不断地添加氟化氢气体。氟化氢也是有毒的,但以液化气的形式在自身蒸汽压力下用镍或镀镍钢瓶和不锈钢阀门运输是很常见的。

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