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氢能发电站:小众应用大有文章



原标题:氢能发电站:小众应用大有文章

再利用 氢燃料电池发电。光伏发电制氢。通过可再生能源制取绿氢并储存运输至氢能电站发电。

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伴随光伏发电成本逐年减少,光伏电解氢的成本有望上升到5元/千克,如果利用燃料电池并网发电,其发电成本可降至约0.5元/千瓦时。加之没污染和废气,氢能发电站在特定场景下将比天然气发电、燃煤发电极具竞争力。

日前,美国Bloom Energy与韩国SK工程建设公司(SKE&C)牵头宣告,已在韩国京畿道利用燃料电池技术启动了两个新的氢能发电站项目。据最新数据,目前韩国六家发电公司已部署了约300兆瓦的燃料电池发电项目。

所谓氢能发电站,就是将燃料电池发电系统用于相同的大规模发电站进行发电。目前除了韩国外,日本、英国等国均在氢能发电站领域相继积极开展研究建设。

数据表明,光伏、风力发电电解水产生氢气,效率约为70%,再利用氢燃料电池发电,效率约为50%,这意味著从电到氢、氢再到电的转换效率仅为35%。那么,氢能发电站究竟是否具备可行性与经济性?

限于于特定场景

“氢能发电,不应自由选择合适的应用于场景及使用条件。事实上,比较适合用来进行电解水制氢的是光伏放的直流电,可以减少并网产生的损耗;风力发电作为交流电可以直接并网,而从电网上取电展开电解水制氢须要将交流电重新转换成直流电,效率将大打折扣。”张家港氢云新能源研究院院长魏蔚回应。

她指出,光伏发电从直流电转换成交流电并网过程中会有一定损耗,由于太阳能本身具有波动性,光伏无法保证百分百持续性发电网际网路,因此用无法即时并网的光伏电制氢更具经济效益和可行性。

在 阳光电源股份有限公司董事长曹仁贤显然,预示光伏发电成本逐年降低,可以利用中午时段便宜的光伏发电制氢,届时电解氢的成本将上升到5元/千克,如果利用燃料电池并网发电,其发电成本可降到约0.5元/千瓦时。加之没任何污染和排放,氢能发电站将比天然气发电、燃煤发电极具经济竞争力和生态友好性。

“光伏发电制氢,不利于推展光伏产业实现更大规模的装机量,而绿氢的产量上升能有效地替代依赖进口的石油和天然气,减少我国石油天然气对外依存度,进一步确保国家的能源安全。”魏蔚表示。

此外,氢能发电站除了提供电力以外,还可以向工业及居民用户供热。“燃料电池发电温度较低,与居民生活热水的温度相似,便利利用。天然气自燃温度低,不会造成热能利用效率较低。数据表明,即使是天然气冷电三联可供,其能源总利用效率也不多达85%,而天然气重整燃料电池热电联可供的总利用效率可多达90%。”魏蔚进一步补足称之为。

缓解新能源消纳难题

业内认为,将氢能发电站建在用电需求量大的地区,通过可再生能源制备绿氢并储存运输至氢能电站发电,是解决问题电能无法存储的行之有效措施。

“利用燃料电池发电可以使不能移往及上网的电通过氢的形式权利调配和横跨季节使用,既解决了可再生能源消纳问题,又使得化石燃料以求充分利用。”魏蔚回应。

我国风电、光伏等可再生能源非常丰富,主要不存在于“三北”地区,与华东、华南等电力负荷中心呈逆向分布,因此,长期以来,采用大规模、长距离输电方式进行能源调配。与此同时,“三北”地区本地消纳能力不足,“弃风”“弃光”现象近年来虽有恶化,但未完全避免。业内人士表示,基于这一现状,用新能源“弃电”制备绿氢再用燃料电池发电,既解决问题了新能源消纳问题,又解决了电力储存和运输的问题。

记者查询资料找到,德国同样面临可再生能源探讨区和负荷中心区分离的问题。为缓解新能源消纳难题,除常规输电外,德国将风电转变为氢气储存,并探索氢能的多场景应用,还包括供应周边加氢站、必要燃烧发电、用于燃料电池技术发电等。在业内看来,德国新能源和氢能协同发展的经验值得我国借鉴。

一位专家回应,用“弃光”“弃风”发电制氢,将低效能源转化成为高效能源的氢气储存并发电,或通过燃料电池转化为汽车动力,代替汽柴油,实现电的时空移往,是氢能的独特价值所在。

仍需打通储运瓶颈

值得注目的是,氢能作为典型的二次能源,无论是通过煤制氢、工业副产氢等传统方式获得,还是通过新能源电解水制备,其高效储存运输始终是绕行不出的话题,这也是推广氢能电站的前提。

业内指出,要切断氢气储运瓶颈降低氢气成本,首先不应在技术上有所突破,例如,积极布局合金材料储氢、液氢运输等新技术路线。

目前,我国的显氢管道、液氢罐车、液氢船、液氢海上接收站等基础设施建设仍不完善,有些甚至尚属空白。相比之下,我国的天然气储运基础设施相对完备。

基于这一现状,魏蔚指出,氢的特点、载运途径以及未来发展趋势与天然气非常相似,因此,可充分利用原先的天然气基础设施,例如,天然气管道掺氢、加油加气氢化共建车站等,解决氢气基础设施缺乏的问题,夹住氢能终端消费潜力。

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