
隨著風電裝機量的猛增,風電發展的問題也逐漸顯現,產能過剩導致電網壓力過大,增加了棄風棄電。另外,大規模風電并網,帶來了調度困難的問題,劣質風電也會影響發電的品質。
風電制氫技術是一種將風力發電產生的電能,直接應用到電解水制氫的一種制氫技術。產生的氫氣再經過儲運環節,應用到氫燃料電池等領域。
為了彌補風電的發電不穩定性,減少棄風棄電,提高電網的消納能力。通過儲氫系統在提升可再生能源系統利用效率的同時,優化間歇性再生能源電力的發電品質,保證電網的穩定性。
目前國內的風電制氫技術主要分為兩種:并網型風電制氫和離網型風電制氫。
其中并網型風電制氫是通過電網取電進行電解水制氫,主要應用于大規模的風電場,進行棄風消納和儲能。
離網型風電制氫則更多用于只有少量風機的場所,風機所發電能直接用于電解水制氫,不經過電網,目前主要應用于分布式制氫。
01|為什么需要風電制氫?其他儲能方式不可以存儲電能嗎?
傳統的化學儲能容量小,且儲能設備需要進行大量的維護工作,以保證正常的運轉。
而風電制氫儲能技術相對于其他儲能方式具有高容量、易運輸、無污染的優點。
基于風電制氫儲能技術,風電只需要進行簡單的變壓、整流處理,就可以實現氫能的制取,實現能量的存儲。相對來講風電制氫儲能可以省去許多電力電子設備,節省成本。
隨著儲氫技術以及儲氫材料的不斷發展,相較于其他儲能方式,風電制氫有望實現大規模儲能。.
02|風電制氫能夠用在哪里?
風電制氫為解決風電消納問題提供了新的解決思路,可以實現可再生能源的高效利用,增加了利用的途徑。
風電通過電解水制氫儲能,產生的氫能既可通過燃料電池再次轉變為電能,作為電網調峰送回電網,以提高風電上網電能品質;又可直接作為能源輸送到工業和商業領域,進行冶金、化工等生產環節,或者在燃料電池上進行利用。
03|風電制氫既然可以解決棄風的問題,為什么還沒大規模推廣呢?
風電具有隨機性和不穩定性,發電波動很大,會對設備的壽命和制取的氫氣質量造成影響,而電解水制氫對電能的穩定性有較高的要求。
如果電解水制氫技術想要在這種不規則的功率波動中廣泛應用,也為了提升安全性,需要設備自身具有對這種波動的適應能力,在波動出現時能進行快速響應,減少對設備的損害,保證制取的氫氣質量穩定。
安全方面來講,在風電制氫產業鏈中,包括氫氣制備在內的氫能傳輸、應用和加氫站的各個環節都對消防、安全、和管理提出了極高的要求。
我國的風電主要來源于西北,但是主要的氫能應用集中在東南沿海地區,所以還需要解決氫儲運難題,降低儲運成本,才能實現風電制氫的規模化發展。
總體上來講,我國的風電制氫技術研發起步晚,進展緩慢。目前還沒有成熟商業運行的風電制氫儲能技術和燃料電池發電系統。大規模的風電制氫儲能示范工程設計經驗不足,在系統的關鍵性技術、效率提升和經濟性方面未能取得實質性進展。
因為儲運成本的限制,風電氫氣制取的氫能用途比較單一。燃料電池汽車的進步帶動了氫能的規模化發展。也許國內可以參考德國的Power to gas計劃,和我國的西氣東輸計劃相結合,通過管道運輸氫能的方式解決西北部地區的棄風難題。
風電制氫發展是一個長期的過程,在國家政策的支持和研發人員的努力下,風電制氫終會找到合適的發展道路。
(作者:安熠)