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风电制氢前景待考

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-07-26   来源:中国能源报  浏览次数:38
核心提示:从技术上看,直接利用风能进行电解水制氢,制氢设备需要克服风能波动性带来的问题。从经济性上看,风电制氢成本目前维持在20-30元/千克,而煤制氢成本能够控制在12元/千克的水平。即使是用弃掉的风电制氢也存在较高成本,如何界定“弃风”成本仍需探究。
    从技术上看,直接利用风能进行电解水制氢,制氢设备需要克服风能波动性带来的问题。从经济性上看,风电制氢成本目前维持在20-30元/千克,而煤制氢成本能够控制在12元/千克的水平。即使是用弃掉的风电制氢也存在较高成本,如何界定“弃风”成本仍需探究。
 
  近日,吉林白城市与国家电投吉林电力股份有限公司签定风能制氢一体化项目协议,计划利用风电进行电解水制氢,打造零排放的“绿色氢气”产业链。这是继河北沽源风电制氢综合利用示范项目落地后,我国又一风电资源富集地走上风电制氢之路。站在氢能的风口,风电制氢到底有没有前景?
 
  “弃风”制氢可持续吗
 
  我国风能资源丰富的地区主要分布在“三北”地区、东南沿海等,但多年来,受到电力消纳能力的限制,我国目前仍存在一定的“弃风”现象。然而随着国家大力推广氢能,风电资源丰富却发电受限的地区看到了契机。
 
  以“弃风”制氢,对地方政府而言,不仅解决了本地风电消纳难题,突破了外送电力的限制,更可能为地方带来千亿元级的“氢能经济”。看起来一举多得,现实果真如此吗?有业内人士指出,弃掉的风电也存在成本,如何界定“弃风”成本仍需探究。
 
  “使用弃风电量制氢是一个伪命题,其逻辑错误在于将‘弃风限电’视为一种正常普遍情况。然而,依据《可再生能源法》等法律法规的规定,对于风电等可再生能源电力,应该实施全额保障性收购政策。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩认为,“现在所谓的用‘弃风电’采暖也好,制氢也罢,本质上应该是一种消纳低谷电量的方式,但低谷电量不能等同于弃风电量。”
 
  北京低碳清洁能源研究院新能源中心助理主任何广利表示:“弃风制氢并不是一种可持续的模式。‘弃风制氢’的概念已问世多年,但到目前为止,仍没有适合推广的模式。由于风力发电本身具有波动性,而‘弃风’更是具有随机性,在无法并入电网的情况下,直接利用不稳定发电来源对制氢设备寿命、可靠性将造成负面影响且经济性有待商榷。”

  风电制氢仍面临高成本制约
 
  记者进一步了解到,风电制氢作为一种低碳绿色的制氢方法,早在100多年前就已问世。发展至今日,全球范围内常见的风电制氢系统主要构成包括风力发电机组、电解槽、氢气储藏系统、电网等。资料显示,我国的风电制氢项目通常采用的有两种模式。一种则是首先利用风力发电并网,按照总量在制氢的用电端通过电网供电实现制氢。这样一来,电网解决了风电本身的波动性问题,制氢设备能够实现稳定运行,但仍需依赖当地电网,相关费用也将折算入风电制氢的成本中。另一种则是利用风电直接连接设备进行制氢,但风电的波动性将对设备寿命造成不利影响。
 
  有专家指出,随着国家电力系统发展,未来我国电力市场将实现供需平衡,按照风电足额上网、以正常的电力价格进行制氢成本核算,才是衡量风电制氢是否具有经济性的关键。
 
  何广利指出,以上述两种方式进行风电制氢,氢制备成本目前均维持在20-30元/千克左右,而煤制氢成本则能够控制在12元/千克的水平,从经济性上来看,风电制氢仍不具备优势。
 
  秦海岩认为,氢能作为二次能源,它的获取离不开一次能源,无论是可再生能源,还是化石能源,在技术上都能够用于制氢。因此,氢能是不是清洁能源,不能只考虑在使用中氢能是零排放,更要考虑制氢的过程中,是不是清洁,是不是低碳。
 
  也有业内人士向记者表示,煤制氢技术路线生产的氢气并非“绿色氢气”,生态环境成本没有计算其中。对比煤制氢和风电制氢的成本并不能仅仅着眼于生产制造成本。
 
  大规模推广仍待时日
 
  尽管全国多地都有“绿色制氢”示范项目的建设计划,业内专家指出,对风电制氢来说,找到合适的发展模式并进行大规模推广,仍需时日。
 
  从技术层面来说,何广利告诉记者,直接利用风能进行电解水制氢,制氢设备仍需要克服风能波动性带来的问题。“就目前技术水平来看,直接利用风电进行电解水,针对风电的波动性,控制设备的响应时间是需要突破的技术难点。根据日本研究报告,波动性和频繁启停对碱性电解水寿命有很大影响,但国内的相关数据较少,风电波动对电解水设备造成的影响仍有待深入研究。”何广利说。
 
  同时,何广利指出,就目前情况来看,碱性电解水制氢这一技术已经走向成熟,但这一成熟技术仍需要在稳定工况下进行。“将不稳定发电的风电转变为持续供电,不论是并入电网或是加上区域储能系统,都将带来额外的经济投入。”何广利说。
 
  多位业内人士指出,氢能产业的发展应当遵循市场规律,由市场主体决定走什么样的技术路线,在市场机制的引导下逐步迈向成熟,最终实现产业的可持续发展。

  ■延伸阅读

沽源风电制氢项目完成设备安装
 
  本报讯 沽源风电制氢项目日前已完成全程建构物结构、全程建筑物装饰装修,制氢设备也全部安装就位,制氢系统管道完成95%,下一步将对设备进行调试。项目建成后,可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力,对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。
 
  沽源风电制氢综合利用示范项目是河北省的重点项目,由河北建投新能源有限公司投资,与德国McPhy、Encon等公司进行技术合作,引进德国风电制氢先进技术及设备,在沽源县建设200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统3部分。该项目依照河北省总体氢能产业规划进行建设,一部分氢气用于工业生产,降低工业制氢产业中煤炭、天然气等能源消耗量;另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时,用于建设配套加氢站网络,支持河北省清洁能源动力汽车发展。
 
  据悉,沽源风电可开发容量约340万千瓦,目前已建成风电场14个、总装机容量133万千瓦(其中河北建投48万千瓦、国华35万千瓦、华电25万千瓦、大唐5万千瓦、中广核20万千瓦),全部实现并网发电。全县太阳能可开发容量约300万千瓦,目前已与9家光伏发电企业签署了开发协议,总装机容量33.87万千瓦。
 
  (刘雅静 梁志刚)
 
国内风电制氢项目一览
 
  2009年
 
  国网上海市电力公司启动“风光电结合海水制氢技术前期研究”项目。该项目对风电、光伏制氢提出了多种应用方案,并以东海风电场为例,开展了风、光电制氢的综合效益评价。
 
  2014年4月
 
  由中国节能环保集团公司负责的国家863计划“风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范”项目启动。该项目在中节能风电公司张北分公司建设风电场,制氢功率为100kW,燃料电池发电为30kW。
 
  2014年10月
 
  由国网智能电网研究院负责的“氢储能关键技术及其在新能源接入中的应用研究”项目启动。氢储能实验室平台包括30kw光伏模拟、2Nm3/h碱性电解水制氢、16Nm3合金储氢以及10kw质子交换膜(PEM)燃料电池实验模块。
 
  2015年4月
 
  由河北建投新能源有限公司投资,与德国McPhy、Encon等公司联合开展的中德合作示范项目——沽源风电制氢项目启动。该项目在河北沽源投建10MW电解水制氢系统,配合200MW风电场制氢,项目建成后,可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力,成为我国目前最大的风电制氢示范项目。
 
 
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