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。
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