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可再生能源发展势不可挡 氢储能技术大有可为

作者:中国储能网新闻中心 来源:电池中国网 发布时间:2018-10-07 浏览:
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中国储能网讯:同济大学教授、上海氢能利用工程技术研究中心副主任张存满指出,氢能的开发涉及制取、储存、运输、利用等环节。依托燃料电池技术,目前氢能已经被广泛应用于交通、电力、热力、燃气等社会领域。但是,氢能系统在应用过程中还存在一些技术上的制约。

可再生能源发展面临四大挑战

2014年11月,国务院印发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》(下文称《行动计划》),明确提出到2020年,我国非化石能源占一次能源消费比重要达到15%。其中,常规水电装机力争达到3.5亿千瓦左右,风电装机达到2亿千瓦,光伏装机达到1亿千瓦。

张存满教授表示,水电在技术和运行模式上均比较成熟,风电近两年的发展速度也较快,相较而言,光伏领域发展面临较大压力。目前,可再生能源的利用水平还不太高,而《行动计划》中也明确提出,要“加强电源与电网统筹规划,科学安排调峰、调频、储能配套能力”。

以风电为例,从2011年开始,我国风电的增长速度和总装机量已经跃居世界第一,截至2014年底,全球风电装机规模达到365GW,而我国并网的风电达到96GW,所占份额较大。但是与此同时,风电的弃电率也一直高居不下,近几年来风电弃电率均超过了10%。

张存满教授认为,可再生能源在发展过程中还存在诸多挑战:

第一,我国由于资源分布不均造成的矛盾较为突出,发电中心和用电负荷中心脱节严重。目前我国的风电主要集中在西北、华北、东北三个地区,占全国风电装机容量的80%。但是,我国电力负荷则主要集中在经济发达、耗能更多的华东、华南地区。因此,要大力发展风电,长距离电力输送不可避免。

第二,由于风电具有一定的间歇性、随机性,因此缺少储能调节的风电会对电网安全造成不利影响,尤其是当风电在当地电网中的输送比例超过10%时,对电网的安全性影响会加大。

第三,电网建设是长期的、复杂的、全局性的,因此与可再生资源的发电速度相比,电网建设规划发展速度相对较慢,在跨区域调度时就容易出现矛盾,且短期内难以调和。

第四,可再生能源的发展直接与传统火电形成了竞争。由于电网中增加了具有波动性的可再生能源电力,调峰谷的压力都集中在传统的火电、水电上,造成电网运行效率下降。

氢储能技术破解输电难题

据了解,德国在发展可再生能源的过程中,也曾经遇到了发电、用电中心脱节的难题——德国风电厂主要集中在北部,而用电中心集中在南部。为了缓解这一矛盾,德国最终将电力转变为氢气,然后再进入到能源环节,以氢储能的方式来替代直接输电。

张存满教授认为,氢储能技术在实际应用中,制取、存储、运输、终端使用等环节都必不可少。不论使用哪种可再生能源发电,从技术上讲都会优先选择直接并网。但是,技术上一旦出现难以输送的情况,还是希望能将多余电力存储起来。与传统的电池储能不同,氢储能通过电解水制氢的方式,将能源以气态燃料的方式存储起来,可以用在化工、氢电池汽车、加气站等更多的场合。使用这种方式,一方面有利于就地应用,另一方面,借助天然气管网技术也可以实现远距离运输。

张成满教授坦言,目前氢储能系统在应用过程中还存在一些技术上的制约因素。

首先,宽功率波动适应性的高效电解制氢技术还有待发展。无论是制氢效率、安全性,还是整个系统的集成技术,目前都还需要进一步调整;第二,作为一个产业,氢储能目前还需要实现低成本、大型化;第三,需要提高氢储能系统与风电场的适配性及集成技术;第四,协调氢储能系统与电网的综合调峰控制;第五,需要进一步发展大规模、低成本的氢气输运技术;第六,氢储能应用终端推广技术;第七,需要综合考虑整个制氢技术的成本与应用经济学的协调性。

氢储能发展现状及可行性分析

目前,氢储能已被多个国家和地区列为了国家能源体系的重要组成部分。

在欧洲,现在已由德国牵头将氢能列入欧盟能源体系,尤其是在2013年后,德国已经开发运行了十多个氢储能示范项目;美国近年来在大力推动发展燃料电池;日本更是氢能源开发利用的拥趸,并为此投入了大量时间和资金;韩国从2000年开始,也在这一领域开始发力。

值得一提的是,日本和德国在氢燃料电池汽车领域已经进入了商业化阶段。本田、丰田、宝马等企业已经推出了多款燃料电池汽车,未来发展形势也很好。

从国内情况看,我国电解水制氢技术的基础较好,包括零部件控制、集成等方面的相关产业链也在逐步形成。张存满教授表示,氢储能技术壁垒较高,我国目前还需要解决核心技术难题,才能加速发展。

此外,张存满教授认为,在氢储能项目中最为敏感的就是电价因素。由于我国现行的电价相对较低,而氢气价格则相对较高。即便是使用电解水制氢的方式,也具备一定的盈利空间。此外,我国对风电、光伏等新能源发电还有一定的补贴,因此现阶段发展氢储能的经济效益比较可观,具备一定的经济性。

关键字:氢储能

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