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    氫儲能漸行漸近

    原創文章 發布時間: 2021-10-09 14:05:36

    來源:中國能源報 作者:仲蕊

           近期,國家發改委、國家能源局發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》, 氫能被明確納入“新型儲能”。

      構建以新能源為主體的新型電力系統,加快新型儲能規?;渴鹩葹殛P鍵。有研究表明,氫能有望成為一種重要的儲能形式,并與電化學儲能互為補充,但目前氫儲能各環節產業化程度較低,需進一步規?;l展。

      理想方案

      資料顯示,氫儲能一般分為三種情況。首先是可再生能源電解水制氫;其次是電解制氫后,再用氫氣發電,包括燃料電池發電上網和氫燃料電池汽車等在交通領域的應用;除此之外,是電解水生產的氫氣與二氧化碳合成甲醇進行儲運及應用。也就是說,電解制氫是氫儲能產業鏈的源頭。

      東北證券認為,未來,氫能與可再生能源將進行更深程度融合,形成的氫儲能應用,將成為重要的應用場景。

      風與光發電具有間歇性和波動性特征,如果將風光發電直接供應給終端用戶,會造成經常性斷電或因電壓過大而燒斷電器。為解決上述問題,發電端利用大量電池組存儲電能,可以在風光較弱時進行補充發電,或選擇直接接入國家電網,利用智能電網分時消納不穩定電力。但業內專家指出,這兩種情況都存在成本高、技術難度大等弊端。

      “對于風力、光伏等不穩定能源發電,氫儲能是一個非常理想的解決方案。電解水制氫可以根據電力系統需求,隨時調整氫氣產量,有效利用風光發電過程中不可上網的、質量較差的電力?!?nbsp;北京久安通氫能科技有限公司總經理、教授級高級工程師張立芳表示,這一技術路徑經過多次課題驗證,已被證明是合理且有效的。

      “通過建設專門的制氫站,利用風光發電形成一個微網用于制氫,由于棄風棄電電費不高,氫氣制取成本也會相應降低?!睆埩⒎颊J為,現在很多電廠的風光電被白白浪費,一旦加以利用,將大有好處。

      張立芳表示,從效率上來說,氫儲能的效率并非是所有儲能方式中最高的,但其未來發展潛力巨大。在整個產業鏈中,如果將可再生能源與氫儲能相結合,利用可再生能源電解制氫并儲運應用,氫儲能將發揮出重要作用。

      優勢顯著

      根據國際可再生能源機構的測算,目前全球僅有4%的氫氣來自電解水制氫,其余均來自煤炭、天然氣以及石化領域。在我國富煤、貧油、少氣的能源結構下,國內煤制氫的占比超過60%,電解水制氫比例不到2%,可再生能源制氫未來發展空間巨大。

      張立芳表示,相較于化石能源制氫方式,電解制氫的氫氣質量非常高,更符合燃料電池應用過程中的要求。雖然煤制氫等傳統方式制取的氫氣價格更加便宜,但在碳達峰、碳中和大背景下并不能持續。

      “氫儲能與其它儲能方式相比有很大不同。首先,氫作為二次能源,可直接儲存,而電化學儲能,目前來看,直接儲電的能量密度還不夠高,對將來的應有有一定限制;其次,電化學儲能效率低,同時也面臨安全性和單位能量成本高等問題,而燃料電池的重量功率密度可達400 瓦/千克,體積功率密度達到4000瓦/千克,未來有望達到2000瓦/千克,高于鋰電池的150瓦/千克—200瓦/千克 ,其開放的系統儲能方式使續航里程更長?!?/p>

      在張立芳看來,氫可以通過儲存運輸,實現長時間、跨季節儲能,在交通、工業和可再生能源等領域具有廣泛的應用場景。他強調,現階段,氫儲能在一些技術節點需要進一步優化和提高,如在電解水制氫廠站建設中,考慮到發電量功率和電壓波動較大,去著力提高電解設備應對電網電功率波動大的技術和控制策略水平。

      共謀發展

      雖然一些發電企業對氫儲能產業感興趣,卻有不少怎樣布局、能否回本、有沒有足夠的終端用戶等之類的顧慮。張立芳認為,這些擔心沒有必要。目前全國氫氣的售價在60-80元/公斤,如果合理利用風光棄電,保證電價便宜的基礎上,氫氣價格將更具競爭力,成本價能夠達到15-18元/公斤。隨著氫儲能的規?;瘧?,成本下降會非???,綠氫成本也會很快與煤制氫持平。

      除了源頭制氫,東北證券指出,當前氫儲能各環節產業化程度均較低,規?;l展尚需時日。在制氫環節,目前電解水制氫的成本明顯高于傳統化石能源,未來電費成本與設備投資均有較大的下降空間。在儲運環節,現階段氫氣的儲運體系尚不成熟,輸氫管網、加氫站等基礎設施仍需大量投入。在應用環節,綠氫或將在部分傳統工業領域率先得到推廣,氫燃料電池則處于起步階段。

      與此同時,張立芳指出,部署氫儲能的前期設備投入巨大,除了風光發電設備和點解制氫設備,制取的氫氣還需儲存、升壓、運輸,因此,短期來看,氫儲能的發展速度將慢于電化學儲能,后續的產業進程需要各環節共同進步,完善基礎設施,降低成本。


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