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近期，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，氫能被明確納入“新型儲(chǔ)能”。
加快新能源儲(chǔ)能的大規(guī)模部署，建設(shè)以新能源為主體的新電力系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。研究表明，氫能有望成為一種重要的儲(chǔ)能形式，與電化學(xué)儲(chǔ)能互補(bǔ)，但目前氫能儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化程度較低，還需要進(jìn)一步大規(guī)模開(kāi)發(fā)。
理想方案
數(shù)據(jù)顯示，儲(chǔ)氫一般分為三種情況。第一種是可再生能源電解水生產(chǎn)氫;二是電解制氫、氫發(fā)電，包括燃料電池發(fā)電和氫燃料電池汽車(chē)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用;此外，電解水和二氧化碳產(chǎn)生的氫氣合成甲醇，用于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用。換句話(huà)說(shuō)，電解制氫是儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)鏈的源頭。
東北證券認(rèn)為，未來(lái)氫能與可再生能源將進(jìn)一步融合，氫能儲(chǔ)能的應(yīng)用將成為重要的應(yīng)用場(chǎng)景。
風(fēng)能和光能發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)。如果風(fēng)、光發(fā)電直接供應(yīng)給最終用戶(hù)，會(huì)造成頻繁停電或電壓過(guò)高燒毀電器。為了解決上述問(wèn)題,發(fā)電機(jī)終端使用大量的電池儲(chǔ)存電能,并能補(bǔ)充發(fā)電風(fēng)景時(shí)弱,或者選擇直接連接到國(guó)家電網(wǎng)和使用智能電網(wǎng)吸收不穩(wěn)定的力量,分時(shí)。但業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，這兩種方案都存在成本高、技術(shù)難度大等缺點(diǎn)。
“對(duì)于風(fēng)能和光伏發(fā)電等不穩(wěn)定的能源產(chǎn)生來(lái)說(shuō)，氫存儲(chǔ)是一個(gè)理想的解決方案。水電解制氫可根據(jù)電力系統(tǒng)需求隨時(shí)調(diào)整制氫，有效利用風(fēng)電發(fā)電過(guò)程中無(wú)法在線(xiàn)提供的低質(zhì)量電能?！北本┙ㄍ淠芸萍加邢薰究偨?jīng)理、教研級(jí)高級(jí)工程師張麗芳表示，該技術(shù)路徑已經(jīng)通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)證，證明是合理有效的。
“通過(guò)建設(shè)專(zhuān)用制氫站，利用風(fēng)力發(fā)電形成制氫微網(wǎng)。由于風(fēng)力發(fā)電和棄電的電費(fèi)不高，生產(chǎn)氫氣的成本會(huì)相應(yīng)降低?！睆堺惙颊J(rèn)為，現(xiàn)在很多的風(fēng)電場(chǎng)都被浪費(fèi)了，一旦利用起來(lái)，會(huì)有很大的好處。
張說(shuō)，就效率而言，氫存儲(chǔ)并不是所有儲(chǔ)能方法中最有效的，但它在未來(lái)有很大的發(fā)展?jié)摿?。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，如果將可再生能源與儲(chǔ)氫能結(jié)合起來(lái)，電解制氫、可再生能源儲(chǔ)運(yùn)氫能將發(fā)揮重要作用。
優(yōu)勢(shì)顯著
根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，世界上只有4%的氫來(lái)自電解水。其余的則來(lái)自煤炭、天然氣和石化產(chǎn)品。在中國(guó)煤多、油少、氣少的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭制氫占中國(guó)產(chǎn)氫總量的60%以上，電解水制氫占中國(guó)產(chǎn)氫總量的不到2%?？稍偕茉粗茪渚哂芯薮蟮奈磥?lái)發(fā)展空間。
張說(shuō)，與化石燃料相比，電解氫的質(zhì)量非常高，更適合燃料電池的應(yīng)用。雖然煤炭等傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的氫更便宜，但在碳峰值和碳中和的背景下，它是不可持續(xù)的。
“氫存儲(chǔ)與其他形式的存儲(chǔ)非常不同。首先，氫作為一種二次能源，可以直接存儲(chǔ)，而電化學(xué)儲(chǔ)能。目前直接存儲(chǔ)的能量密度不夠高，在未來(lái)會(huì)有一定的局限性。第二,電化學(xué)儲(chǔ)能效率很低,但也面臨著高安全性和單位能源成本問(wèn)題,以及燃料電池的重量功率密度可以達(dá)到400 w /公斤,體積功率密度可以達(dá)到4000 w /公斤,未來(lái)有望達(dá)到2000 w /公斤,比鋰電池150 w / kg - 200 w /公斤,它的開(kāi)放系統(tǒng)存儲(chǔ)允許更長(zhǎng)的范圍?！?/span>
Zhang認(rèn)為，氫氣可以通過(guò)儲(chǔ)存和運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、跨季節(jié)的儲(chǔ)存，在交通運(yùn)輸、工業(yè)和可再生能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。他強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)階段，一些技術(shù)節(jié)點(diǎn)的氫能存儲(chǔ)還需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。例如，在水電解制氫廠(chǎng)和加氫站的建設(shè)中，考慮到發(fā)電功率和電壓的大波動(dòng)，應(yīng)努力提高電解設(shè)備的技術(shù)和控制策略水平，以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的大波動(dòng)。
共謀發(fā)展
雖然有一些發(fā)電企業(yè)對(duì)儲(chǔ)氫行業(yè)感興趣，但如何布局，能否盈利，是否有足夠的終端用戶(hù)等都是很多關(guān)注的問(wèn)題。張麗芳表示，這種擔(dān)心是不必要的。目前，國(guó)內(nèi)氫的價(jià)格為60-80元/公斤。如果合理利用廢棄電，保證低廉的電價(jià)，氫的價(jià)格會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力，成本價(jià)格可以達(dá)到15-18元/kg。隨著氫儲(chǔ)存的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成本將迅速下降，綠色氫的成本很快就會(huì)與煤炭的成本持平。
除源氫生產(chǎn)外，東北證券指出，目前儲(chǔ)氫各方面產(chǎn)業(yè)化程度較低，大規(guī)模發(fā)展還需要一段時(shí)間。在制氫過(guò)程中，目前水電解制氫的成本明顯高于傳統(tǒng)化石能源，未來(lái)電力成本和設(shè)備投資還有很大的降低空間。在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，現(xiàn)階段氫儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)尚不成熟，氫氣輸配網(wǎng)絡(luò)、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施仍需大量投資。在應(yīng)用過(guò)程中，綠色氫可能會(huì)首先在一些傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域推廣，而氫燃料電池還處于起步階段。
同時(shí)張立方指出，在前期部署氫能蓄能裝置進(jìn)入巨大，除了風(fēng)光發(fā)電設(shè)備和一些制氫設(shè)備的解決方案外，生產(chǎn)氫能蓄能所需的、助推器、運(yùn)輸，因此，在短期內(nèi)，氫能存儲(chǔ)的發(fā)展在電化學(xué)儲(chǔ)能方面會(huì)比較緩慢，后續(xù)工業(yè)過(guò)程需要各環(huán)節(jié)共同進(jìn)步，完善基礎(chǔ)設(shè)施，降低成本。
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