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可再生能源發(fā)電成本和電解水成本均快速下降 “綠氫”經(jīng)濟性優(yōu)勢漸現(xiàn)

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2020-12-17     瀏覽次數(shù):    

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  以光伏發(fā)電制氫為例,現(xiàn)在光電轉化率達20%以上,制氫效率已達16%,穩(wěn)定性良好。據(jù)測算,10%以上的制氫效率已經(jīng)具備了商業(yè)化價值。從成本上看,電解水制氫包括60%的可再生能源發(fā)電成本和35%的電解水成本,這兩項成本一直都在下降,“綠氫”落地并不遙遠。



  “大規(guī)模不可控‘風光’并網(wǎng)對電網(wǎng)安全性帶來巨大挑戰(zhàn),如果可再生能源用來制氫,對其消納具有重要意義,也有利于我國達到碳中和的目標?!?中國科學院院士李燦近日在2020張家口長城·國際可再生能源論壇上表示。


  各地紛紛布局氫能產(chǎn)業(yè)之際,不少地區(qū)走出了一條與眾不同的氫能發(fā)展之路。近日,蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)全球首個千噸級“液態(tài)太陽燃料合成示范工程”項目順利通過連續(xù)72小時試運行。


  去年,國家能源集團牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“大規(guī)模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范”獲批,進入啟動階段。據(jù)不完全統(tǒng)計,僅今年以來,我國已簽約“風光”制氫項目超過20個?!帮L光”發(fā)電制氫成本不斷下降,為制氫環(huán)節(jié)脫碳提供了一條可行路徑。


  可再生能源制氫前景廣闊


  氫氣是公認的清潔能源,但我國制氫過程并不“潔凈”。目前,我國制氫主要原料為煤或天然氣,由于生產(chǎn)過程排放大量二氧化碳,被視為不完全清潔的“灰氫”。


  風電、光伏等可再生能源已成為我國新增電力的主力,其新增裝機量及累計裝機量均排名世界第一,清潔能源替代作用日益顯現(xiàn),但棄風、棄光、棄水問題同樣嚴峻。以風電為例,雖然今年全國風電紅色預警全面解除,但棄風現(xiàn)象猶存,不止于“三北”,湖南省棄風率竟也高達35%以上。


  中國可再生能源學會氫能專業(yè)委員會主任委員蔣利軍認為可再生能源制氫是未來的發(fā)展方向?!叭绻苡每稍偕茉粗茪涮娲F(xiàn)有的煤制氫,既能促進可再生能源電力消納,獲得真正潔凈的‘綠氫’,還可為煤化工和石油化工提供潔凈的原料氫。”


  蘇州競立制氫設備有限公司總經(jīng)理助理董太明表示認同。“可再生能源制氫一舉兩得,實現(xiàn)雙贏。棄電制氫,就地解決大量棄電、富余電的同時,還大大減少了二氧化碳的排放,可逐步替換傳統(tǒng)的化石能源制氫?!?/span>


  據(jù)董太明測算,如果把“風光水”棄電的一半用來制氫,一年大概可制氫 5.5億公斤。按每輛公交車日用氫氣8千克計算,可供18萬輛公交車使用一年。


  我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已按下“加速鍵”。去年我國氫氣產(chǎn)量突破2000萬噸,成世界第一“產(chǎn)氫大國”。中國氫能聯(lián)盟去年發(fā)布《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示,氫氣需求量接近6000萬噸,占終端消費10%。蔣利軍預測,伴隨氫氣需求日益增長,將帶動可再生能源再發(fā)展。


  電價、儲運環(huán)節(jié)均有降本空間


  可再生能源制氫如此“完美”,為何現(xiàn)階段我國仍以煤制氫和天然氣制氫為主?


  蔣利軍表示,目前風光制氫的成本仍高于化石能源。“從制氫上游成本電價來說,目前生產(chǎn)1立方米氫氣需要消耗大約5-5.5千瓦時電能,如果電價低于0.3元/千瓦時,制氫價格可以承受。目前我國風電平均發(fā)電成本0.29元/千瓦時、光伏發(fā)電成本0.35元/千瓦時。”


  無論何種原料制氫,都要面對氫能儲運成本和安全性難題,可再生能源制氫的特殊之處在于,大型可再生能源基地遠離負荷中心,儲運問題更加突出。


  北京低碳清潔能源研究所氫能研發(fā)部門經(jīng)理何廣利表示,可再生能源制氫有兩種模式:一種模式是在電源側直接制氫,但我國大型可再生能源基地分布在西北、東北、西南地區(qū),如何把氫高效、低成本的運出來是個問題;另一種模式是直接利用上網(wǎng)的“綠電”在需求側制氫,可避免氫氣的遠距離運輸,但需要負擔電網(wǎng)過路費。


  氫氣生產(chǎn)制造、儲存運輸?shù)哪康?,是為了滿足終端消費,但目前氫能終端市場建設尚不完善。蔣利軍表示,目前加氫站用國產(chǎn)設備的可靠性還需要提高,大部分新建加氫站為了保證安全穩(wěn)定運行,在壓縮機和加氫機關鍵部件等方面仍采用進口設備,導致建站成本偏高。


  由于氫氣具有易燃易爆的特性,老百姓往往“談氫色變”,政府也將氫氣作為?;穪砉芾?。在北京中電豐業(yè)技術開發(fā)有限公司總經(jīng)理王德軍看來,雖然氫氣在大部分國家也屬于危險化學品,但并不妨礙它的第二種屬性,氫氣也需要被賦予能源屬性。


  可再生能源制氫逐漸成熟


  何廣利表示,對可再生能源電解水制氫而言,項目具有可行性的關鍵在于電價、電解水裝置的負荷率?!叭绻抗镏茪湎目稍偕茉措娔?0-45千瓦時,且保證裝置接近滿負荷運轉,從成本上說,將具備競爭力,這也會大大促進可再生能源制氫的發(fā)展?!?/span>


  “綠氫”落地看似藩籬重重,但并非遙不可及。就成本問題而言,李燦指出,以光伏發(fā)電制氫為例,現(xiàn)在光電轉化率20%以上,制氫效率已達16%,穩(wěn)定性良好。據(jù)測算,10%以上的制氫效率已經(jīng)具備了商業(yè)化價值。從成本上看,整個電解水制氫包括60%的可再生能源發(fā)電成本和35%的電解水成本,這兩項成本一直都在下降,“綠氫”落地并不遙遠。


  蔣利軍指出,我國可再生能源電價成本有相當一部分是非技術因素構成的?!叭绻泻侠淼恼咭龑?,‘風光’發(fā)電成本將進一步下降,同時,可再生能源離網(wǎng)制氫具有非常廣闊的前景?!?/span>


  對于儲運難題,李燦指出,將可再生能源產(chǎn)氫與二氧化碳反應轉化為甲醇,可解決氫能儲運的安全問題,甲醇與水進行重整反應制氫,可為加氫站制氫,能現(xiàn)用現(xiàn)制?!凹状伎梢越鉀Q氫運輸安全問題。把甲醇用水重整,到加氫站再放出氫氣,儲氫效率至少12%。如果運輸過程中不加水,到加氫站再加水,效率可達18.75%,每噸甲醇可放187公斤氫氣,而商業(yè)化儲氫效率達7%就具備經(jīng)濟性?!?/span>



來源:《中國能源報》實習記者 趙紫原



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