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。加之沒有污染和排放，氫能發(fā)電站在特定場景下將比天然氣發(fā)電、燃煤發(fā)電更具競爭力。
日前，美國Bloom Energy與韓國SK工程建設公司(SKE&C)聯(lián)合宣布，已在韓國京畿道利用燃料電池技術(shù)啟動了兩個新的氫能發(fā)電站項目。據(jù)最新數(shù)據(jù)，目前韓國六家發(fā)電公司已部署了約300兆瓦的燃料電池發(fā)電項目。
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)電站進行發(fā)電。目前除了韓國外，日本、英國等國均在氫能發(fā)電站領域相繼開展研究建設。
數(shù)據(jù)顯示，光伏、風力發(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)濟性？
適用于特定場景
“氫能發(fā)電，應選擇適合的應用場景及使用條件。事實上，比較適合用來進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。”張家港氫云新能源研究院院長魏蔚表示。
她認為，光伏發(fā)電從直流電轉(zhuǎn)換成交流電并網(wǎng)過程中會有一定損耗，由于太陽能本身具有波動性，光伏不能保證百分百持續(xù)性發(fā)電上網(wǎng)，因此用無法即時并網(wǎng)的光伏電制氫更具經(jīng)濟效益和可行性。
在陽光電源股份有限公司董事長曹仁賢看來，伴隨光伏發(fā)電成本逐年降低，可以利用中午時段便宜的光伏發(fā)電制氫，屆時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。加之沒有任何污染和排放，氫能發(fā)電站將比天然氣發(fā)電、燃煤發(fā)電更具經(jīng)濟競爭力和生態(tài)友好性。
“光伏發(fā)電制氫，有利于推動光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)更大規(guī)模的裝機量，而綠氫的產(chǎn)量上升能有效替代依賴進口的石油和天然氣，降低我國石油天然氣對外依存度，進一步保障國家的能源安全?！蔽何当硎尽?
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?！叭剂想姵匕l(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，會導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85%，而天然氣重整燃料電池熱電聯(lián)供的總利用效率可超過90%?！蔽何颠M一步補充稱。
緩解新能源消納難題
業(yè)內(nèi)認為，將氫能發(fā)電站建在用電需求量大的地區(qū)，通過可再生能源制備綠氫并儲存運輸至氫能電站發(fā)電，是解決電能無法存儲的行之有效措施。
“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題，又使得化石燃料得以充分利用?！蔽何当硎?。
我國風電、光伏等可再生能源豐富，主要存在于“三北”地區(qū)，與華東、華南等電力負荷中心呈逆向分布，因此，長期以來，采用大規(guī)模、長距離輸電方式進行能源調(diào)配。與此同時，“三北”地區(qū)本地消納能力不足，“棄風”“棄光”現(xiàn)象近年來雖有好轉(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題，又解決了電力儲存和轉(zhuǎn)運的問題。
記者查閱資料發(fā)現(xiàn)，德國同樣面臨可再生能源聚焦區(qū)和負荷中心區(qū)分離的問題。為緩解新能源消納難題，除常規(guī)輸電外，德國將風電轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃鈨Υ?，并探索氫能的多場景應用，包括供應周邊加氫站、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，德國新能源和氫能協(xié)同發(fā)展的經(jīng)驗值得我國借鑒。
一位專家表示，用“棄光”“棄風”發(fā)電制氫，將低效能源轉(zhuǎn)化為高效能源的氫氣儲存并發(fā)電，或通過燃料電池轉(zhuǎn)化為汽車動力，代替汽柴油，實現(xiàn)電的時空轉(zhuǎn)移，是氫能的獨特價值所在。
仍需打通儲運瓶頸
值得關注的是，氫能作為典型的二次能源，無論是通過煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等傳統(tǒng)方式獲得，還是通過新能源電解水制取，其高效儲存運輸始終是繞不開的話題，這也是推廣氫能電站的前提。
業(yè)內(nèi)認為，要打通氫氣儲運瓶頸降低氫氣成本，首先應在技術(shù)上有所突破，例如，積極布局合金材料儲氫、液氫運輸?shù)刃录夹g(shù)路線。
目前，我國的純氫管道、液氫罐車、液氫船、液氫海上接收站等基礎設施建設仍不完善，有些甚至尚屬空白。相比之下，我國的天然氣儲運基礎設施相對完善。
基于這一現(xiàn)狀，魏蔚認為，氫的特點、運送途徑以及未來發(fā)展趨勢與天然氣非常相似，因此，可充分利用原有的天然氣基礎設施，例如，天然氣管道摻氫、加油加氣加氫合建站等，解決氫氣基礎設施缺乏的問題，拉動氫能終端消費潛力。
