酷熱難耐，“氫風(fēng)”來襲！

可再生能源發(fā)電就地消納是一個老大難題，而電氫耦合是未來重要方向。近日，全國首個海島“綠氫”綜合能源示范工程在浙江臺州大陳島投入運營，工程利用海島豐富的風(fēng)電電解水制取氫氣，將為我國可再生能源制氫儲能、氫能多元耦合與高效利用提供重要示范。

據(jù)了解，該工程投運后，預(yù)計每年可消納島上富余風(fēng)電36.5萬千瓦時，產(chǎn)出氫氣73000標(biāo)方，這些氫氣可發(fā)電約10萬千瓦時，減少二氧化碳排放73噸。?

(資料圖)

作為一種二次能源， 氫能雖然是清潔的可再生能源，在釋放能量的過程中沒有碳排放，但目前生產(chǎn)氫能的過程卻并不是百分之百“零碳”。根據(jù)氫能生產(chǎn)來源和生產(chǎn)過程中的碳排放情況，氫能被分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫。

其中，使用再生能源制造的氫氣，例如通過風(fēng)電來電解水制氫，稱為“綠氫”，其在生產(chǎn)過程中，零碳排放，是氫能利用的理想形態(tài)。

“大陳島綠氫工程利用海島的風(fēng)電，通過質(zhì)子交換膜技術(shù)電解水制氫，構(gòu)建了‘制氫—儲氫—燃料電池’熱電聯(lián)供系統(tǒng)。”浙江電科院氫電耦合技術(shù)專職李志浩介紹說。

據(jù)了解，該工程應(yīng)用了制氫/發(fā)電一體化變換裝置等裝備，實現(xiàn)了國內(nèi)氫綜合利用能量管理和安全控制技術(shù)的突破，提高了新型電力系統(tǒng)對新能源的適應(yīng)性，是新型電力系統(tǒng)的一次有力探索和實踐。

綠氫工程的投運，也將化解大陳島長期以來“風(fēng)能過?！钡膯栴}。位于東海的大陳島，有著得天獨厚的風(fēng)能資源。島上年平均風(fēng)速6.8米/秒，年有效風(fēng)能時數(shù)達(dá)7000小時。目前島上有風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)34臺，總裝機(jī)容量約27兆伏安，平均每年可發(fā)電6000多萬千瓦時。

然而，大陳島上的風(fēng)力資源與用電負(fù)荷長期不相匹配。夜晚（23:00—次日07:00）富余的風(fēng)電無法儲存，白天用電高峰期，電經(jīng)常不夠用。

綠氫工程的投運，能夠?qū)⑼砩系母挥囡L(fēng)電制氫儲能，留到白天用電高負(fù)荷時使用。不僅如此，綠氫工程的制氫、儲氫、發(fā)電系統(tǒng)，可在常規(guī)電力系統(tǒng)檢修、故障導(dǎo)致停電期間，作為附近用戶的應(yīng)急電源使用。據(jù)了解，200Nm3（標(biāo)準(zhǔn)立方米）儲氫系統(tǒng)儲氫量，可滿足氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)發(fā)電時長約2.5小時，增強(qiáng)了電網(wǎng)安全負(fù)荷保障和持續(xù)供電能力。

不僅如此，大陳島的綠氫工程，或?qū)⒊蔀槲覈磥盹L(fēng)電制氫儲能的重要示范。近年來，我國已成為全球風(fēng)電增長最快的國家。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2022年一季度末，我國風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量為3.4億千瓦（其中，陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電分別為30987和2665萬千瓦）。風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量在全國全口徑發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)總?cè)萘康恼急葹?4.17%。根據(jù)國家中長期發(fā)展規(guī)劃，到2050年底，風(fēng)電總裝機(jī)容量將超過1000GW。

而另一方面，我國風(fēng)電制氫技術(shù)研發(fā)起步較晚，進(jìn)展較為緩慢。同濟(jì)大學(xué)的一份研究報告指出，受制于國內(nèi)風(fēng)電制氫的審批政策以及經(jīng)濟(jì)性，目前我國尚無成熟商業(yè)運行的風(fēng)電制氫儲能和燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。此外，大規(guī)模風(fēng)電制氫儲能的示范工程設(shè)計經(jīng)驗不足，在系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)、效率提升和經(jīng)濟(jì)性方面未能取得實質(zhì)性的進(jìn)展。

報告指出，從技術(shù)角度來看，風(fēng)電具有不穩(wěn)定、隨機(jī)性強(qiáng)，波動性較大的特點，而水電解制氫設(shè)備對電能的穩(wěn)定性要求較高，頻繁的電力波動會對設(shè)備的運行壽命及氫氣的純度質(zhì)量造成影響。如何進(jìn)行有效的電能匹配，提高制氫設(shè)備的可利用率需要深入研究探討。此外，當(dāng)前氫氣的儲存和運輸成本較高，包括氫氣儲運的安全性等都是制約氫能行業(yè)發(fā)展的瓶頸。