伴隨光伏發(fā)電成本逐年降低，光伏電解氫的成本有望下降到5元/千克，如果利用燃料電池并網(wǎng)發(fā)電，其發(fā)電成本可降至約0.5元/千瓦時(shí)。加之沒(méi)有污染和排放，氫能發(fā)電站在特定場(chǎng)景下將比天然氣發(fā)電、燃煤發(fā)電更具競(jìng)爭(zhēng)力。
日前，美國(guó)Bloom Energy與韓國(guó)SK工程建設(shè)公司(SKE&C)聯(lián)合宣布，已在韓國(guó)京畿道利用燃料電池技術(shù)啟動(dòng)了兩個(gè)新的氫能發(fā)電站項(xiàng)目。據(jù)最新數(shù)據(jù)，目前韓國(guó)六家發(fā)電公司已部署了約300兆瓦的燃料電池發(fā)電項(xiàng)目。
所謂氫能發(fā)電站，就是將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用于固定的大規(guī)模發(fā)電站進(jìn)行發(fā)電。目前除了韓國(guó)外，日本、英國(guó)等國(guó)均在氫能發(fā)電站領(lǐng)域相繼開(kāi)展研究建設(shè)。
數(shù)據(jù)顯示，光伏、風(fēng)力發(fā)電電解水產(chǎn)生氫氣，效率約為70%，再利用氫燃料電池發(fā)電，效率約為50%，這意味著從電到氫、氫再到電的轉(zhuǎn)換效率僅為35%。那么，氫能發(fā)電站究竟是否具有可行性與經(jīng)濟(jì)性？
適用于特定場(chǎng)景
“氫能發(fā)電，應(yīng)選擇適合的應(yīng)用場(chǎng)景及使用條件。事實(shí)上，比較適合用來(lái)進(jìn)行電解水制氫的是光伏發(fā)的直流電，可以減少并網(wǎng)產(chǎn)生的損耗；風(fēng)力發(fā)電作為交流電可以直接并網(wǎng)，而從電網(wǎng)上取電進(jìn)行電解水制氫需將交流電重新轉(zhuǎn)換成直流電，效率將大打折扣?！睆埣腋蹥湓菩履茉囱芯吭涸洪L(zhǎng)魏蔚表示。
她認(rèn)為，光伏發(fā)電從直流電轉(zhuǎn)換成交流電并網(wǎng)過(guò)程中會(huì)有一定損耗，由于太陽(yáng)能本身具有波動(dòng)性，光伏不能保證百分百持續(xù)性發(fā)電上網(wǎng)，因此用無(wú)法即時(shí)并網(wǎng)的光伏電制氫更具經(jīng)濟(jì)效益和可行性。
在陽(yáng)光電源股份有限公司董事長(zhǎng)曹仁賢看來(lái)，伴隨光伏發(fā)電成本逐年降低，可以利用中午時(shí)段便宜的光伏發(fā)電制氫，屆時(shí)電解氫的成本將下降到5元/千克，如果利用燃料電池并網(wǎng)發(fā)電，其發(fā)電成本可降至約0.5元/千瓦時(shí)。加之沒(méi)有任何污染和排放，氫能發(fā)電站將比天然氣發(fā)電、燃煤發(fā)電更具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和生態(tài)友好性。
“光伏發(fā)電制氫，有利于推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的裝機(jī)量，而綠氫的產(chǎn)量上升能有效替代依賴進(jìn)口的石油和天然氣，降低我國(guó)石油天然氣對(duì)外依存度，進(jìn)一步保障國(guó)家的能源安全。”魏蔚表示。
此外，氫能發(fā)電站除了提供電力以外，還可以向工業(yè)及居民用戶供熱。“燃料電池發(fā)電溫度較低，與居民生活熱水的溫度接近，方便利用。天然氣燃燒溫度高，會(huì)導(dǎo)致熱能利用效率較低。數(shù)據(jù)顯示，即使是天然氣冷熱電三聯(lián)供，其能源總利用效率也不超過(guò)85%，而天然氣重整燃料電池?zé)犭娐?lián)供的總利用效率可超過(guò)90%。”魏蔚進(jìn)一步補(bǔ)充稱。
緩解新能源消納難題
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，將氫能發(fā)電站建在用電需求量大的地區(qū)，通過(guò)可再生能源制備綠氫并儲(chǔ)存運(yùn)輸至氫能電站發(fā)電，是解決電能無(wú)法存儲(chǔ)的行之有效措施。
“利用燃料電池發(fā)電可以使不能轉(zhuǎn)移及上網(wǎng)的電通過(guò)氫的形式自由調(diào)配和跨季節(jié)使用，既解決了可再生能源消納問(wèn)題，又使得化石燃料得以充分利用?！蔽何当硎?。
我國(guó)風(fēng)電、光伏等可再生能源豐富，主要存在于“三北”地區(qū)，與華東、華南等電力負(fù)荷中心呈逆向分布，因此，長(zhǎng)期以來(lái)，采用大規(guī)模、長(zhǎng)距離輸電方式進(jìn)行能源調(diào)配。與此同時(shí)，“三北”地區(qū)本地消納能力不足，“棄風(fēng)”“棄光”現(xiàn)象近年來(lái)雖有好轉(zhuǎn)，但未完全消除。業(yè)內(nèi)人士表示，基于這一現(xiàn)狀，用新能源“棄電”制取綠氫再用燃料電池發(fā)電，既解決了新能源消納問(wèn)題，又解決了電力儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)的問(wèn)題。
記者查閱資料發(fā)現(xiàn)，德國(guó)同樣面臨可再生能源聚焦區(qū)和負(fù)荷中心區(qū)分離的問(wèn)題。為緩解新能源消納難題，除常規(guī)輸電外，德國(guó)將風(fēng)電轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃鈨?chǔ)存，并探索氫能的多場(chǎng)景應(yīng)用，包括供應(yīng)周邊加氫站、直接燃燒發(fā)電、使用燃料電池技術(shù)發(fā)電等。在業(yè)內(nèi)看來(lái)，德國(guó)新能源和氫能協(xié)同發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)值得我國(guó)借鑒。
一位專家表示，用“棄光”“棄風(fēng)”發(fā)電制氫，將低效能源轉(zhuǎn)化為高效能源的氫氣儲(chǔ)存并發(fā)電，或通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力，代替汽柴油，實(shí)現(xiàn)電的時(shí)空轉(zhuǎn)移，是氫能的獨(dú)特價(jià)值所在。
仍需打通儲(chǔ)運(yùn)瓶頸
值得關(guān)注的是，氫能作為典型的二次能源，無(wú)論是通過(guò)煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等傳統(tǒng)方式獲得，還是通過(guò)新能源電解水制取，其高效儲(chǔ)存運(yùn)輸始終是繞不開(kāi)的話題，這也是推廣氫能電站的前提。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，要打通氫氣儲(chǔ)運(yùn)瓶頸降低氫氣成本，首先應(yīng)在技術(shù)上有所突破，例如，積極布局合金材料儲(chǔ)氫、液氫運(yùn)輸?shù)刃录夹g(shù)路線。
目前，我國(guó)的純氫管道、液氫罐車、液氫船、液氫海上接收站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍不完善，有些甚至尚屬空白。相比之下，我國(guó)的天然氣儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善。
基于這一現(xiàn)狀，魏蔚認(rèn)為，氫的特點(diǎn)、運(yùn)送途徑以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與天然氣非常相似，因此，可充分利用原有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，例如，天然氣管道摻氫、加油加氣加氫合建站等，解決氫氣基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的問(wèn)題，拉動(dòng)氫能終端消費(fèi)潛力。
