即使是用棄掉的風電制氫也存在較高成本,如何界定“棄風”成本仍需探究。

風力發電

北方风电场  電池網资料图片/摄影 于清教

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。即使是用棄掉的風電制氫也存在較高成本,如何界定“棄風”成本仍需探究。

近日,吉林白城市與國家電投吉林電力股份有限公司簽定風能制氫一體化項目協議,計劃利用風電進行電解水制氫,打造零排放的“綠色氫氣”産業鏈。這是繼河北沽源風電制氫綜合利用示範項目落地後,我國又一風電資源富集地走上風電制氫之路。站在氫能的風口,風電制氫到底有沒有前景?

“棄風”制氫可持續嗎

我國風能資源豐富的地區主要分布在“三北”地區、東南沿海等,但多年來,受到電力消納能力的限制,我國目前仍存在一定的“棄風”現象。然而隨著國家大力推廣氫能,風電資源豐富卻發電受限的地區看到了契機。

以“棄風”制氫,對地方政府而言,不僅解決了本地風電消納難題,突破了外送電力的限制,更可能爲地方帶來千億元級的“氫能經濟”。看起來一舉多得,現實果真如此嗎?有業內人士指出,棄掉的風電也存在成本,如何界定“棄風”成本仍需探究。

“使用棄風電量制氫是一個僞命題,其邏輯錯誤在于將‘棄風限電’視爲一種正常普遍情況。然而,依據《可再生能源法》等法律法規的規定,對于風電等可再生能源電力,應該實施全額保障性收購政策。”中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海岩認爲,“現在所謂的用‘棄風電’采暖也好,制氫也罷,本質上應該是一種消納低谷電量的方式,但低谷電量不能等同于棄風電量。”

北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利表示:“棄風制氫並不是一種可持續的模式。‘棄風制氫’的概念已問世多年,但到目前爲止,仍沒有適合推廣的模式。由于風力發電本身具有波動性,而‘棄風’更是具有隨機性,在無法並入電網的情況下,直接利用不穩定發電來源對制氫設備壽命、可靠性將造成負面影響且經濟性有待商榷。”

風電制氫仍面臨高成本制約

記者進一步了解到,風電制氫作爲一種低碳綠色的制氫方法,早在100多年前就已問世。發展至今日,全球範圍內常見的風電制氫系統主要構成包括風力發電機組、電解槽、氫氣儲藏系統、電網等。資料顯示,我國的風電制氫項目通常采用的有兩種模式。一種則是首先利用風力發電並網,按照總量在制氫的用電端通過電網供電實現制氫。這樣一來,電網解決了風電本身的波動性問題,制氫設備能夠實現穩定運行,但仍需依賴當地電網,相關費用也將折算入風電制氫的成本中。另一種則是利用風電直接連接設備進行制氫,但風電的波動性將對設備壽命造成不利影響。

有專家指出,隨著國家電力系統發展,未來我國電力市場將實現供需平衡,按照風電足額上網、以正常的電力價格進行制氫成本核算,才是衡量風電制氫是否具有經濟性的關鍵。

何廣利指出,以上述兩種方式進行風電制氫,氫制備成本目前均維持在20-30元/千克左右,而煤制氫成本則能夠控制在12元/千克的水平,從經濟性上來看,風電制氫仍不具備優勢。

秦海岩認爲,氫能作爲二次能源,它的獲取離不開一次能源,無論是可再生能源,還是化石能源,在技術上都能夠用于制氫。因此,氫能是不是清潔能源,不能只考慮在使用中氫能是零排放,更要考慮制氫的過程中,是不是清潔,是不是低碳。

也有業內人士向記者表示,煤制氫技術路線生産的氫氣並非“綠色氫氣”,生態環境成本沒有計算其中。對比煤制氫和風電制氫的成本並不能僅僅著眼于生産制造成本。

大規模推廣仍待時日

盡管全國多地都有“綠色制氫”示範項目的建設計劃,業內專家指出,對風電制氫來說,找到合適的發展模式並進行大規模推廣,仍需時日。

從技術層面來說,何廣利告訴記者,直接利用風能進行電解水制氫,制氫設備仍需要克服風能波動性帶來的問題。“就目前技術水平來看,直接利用風電進行電解水,針對風電的波動性,控制設備的響應時間是需要突破的技術難點。根據日本研究報告,波動性和頻繁啓停對堿性電解水壽命有很大影響,但國內的相關數據較少,風電波動對電解水設備造成的影響仍有待深入研究。”何廣利說。

同時,何廣利指出,就目前情況來看,堿性電解水制氫這一技術已經走向成熟,但這一成熟技術仍需要在穩定工況下進行。“將不穩定發電的風電轉變爲持續供電,不論是並入電網或是加上區域儲能系統,都將帶來額外的經濟投入。”何廣利說。

多位業內人士指出,氫能産業的發展應當遵循市場規律,由市場主體決定走什麽樣的技術路線,在市場機制的引導下逐步邁向成熟,最終實現産業的可持續發展。

■延伸阅读   沽源風電制氫項目完成設備安裝

沽源風電制氫項目日前已完成全程建構物結構、全程建築物裝飾裝修,制氫設備也全部安裝就位,制氫系統管道完成95%,下一步將對設備進行調試。項目建成後,可形成年制氫1752萬標准立方米的生産能力,對提升壩上地區風電消納能力具有重要意義。

沽源風電制氫綜合利用示範項目是河北省的重點項目,由河北建投新能源有限公司投資,與德國McPhy、Encon等公司進行技術合作,引進德國風電制氫先進技術及設備,在沽源縣建設200兆瓦容量風電場、10兆瓦電解水制氫系統以及氫氣綜合利用系統3部分。該項目依照河北省總體氫能産業規劃進行建設,一部分氫氣用于工業生産,降低工業制氫産業中煤炭、天然氣等能源消耗量;另一部分將在氫能源動力汽車産業具備發展條件時,用于建設配套加氫站網絡,支持河北省清潔能源動力汽車發展。

據悉,沽源風電可開發容量約340萬千瓦,目前已建成風電場14個、總裝機容量133萬千瓦(其中河北建投48萬千瓦、國華35萬千瓦、華電25萬千瓦、大唐5萬千瓦、中廣核20萬千瓦),全部實現並網發電。全縣太陽能可開發容量約300萬千瓦,目前已與9家光伏發電企業簽署了開發協議,總裝機容量33.87萬千瓦。

國內風電制氫項目一覽

2009年

國網上海市電力公司啓動“風光電結合海水制氫技術前期研究”項目。該項目對風電、光伏制氫提出了多種應用方案,並以東海風電場爲例,開展了風、光電制氫的綜合效益評價。

2014年4月

由中國節能環保集團公司負責的國家863計劃“風電直接制氫及燃料電池發電系統技術研究與示範”項目啓動。該項目在中節能風電公司張北分公司建設風電場,制氫功率爲100kW,燃料電池發電爲30kW。

2014年10月

由國網智能電網研究院負責的“氫儲能關鍵技術及其在新能源接入中的應用研究”項目啓動。氫儲能實驗室平台包括30kw光伏模擬、2Nm3/h堿性電解水制氫、16Nm3合金儲氫以及10kw質子交換膜(PEM)燃料電池實驗模塊。

2015年4月

由河北建投新能源有限公司投資,與德國McPhy、Encon等公司聯合開展的中德合作示範項目——沽源風電制氫項目啓動。該項目在河北沽源投建10MW電解水制氫系統,配合200MW風電場制氫,項目建成後,可形成年制氫1752萬標准立方米的生産能力,成爲我國目前最大的風電制氫示範項目。

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[責任編輯:趙卓然]

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