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4月19日，在2021中國(guó)高比例風(fēng)光新能源電力發(fā)展研討會(huì)上，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師田江南，以《風(fēng)光耦合制氫項(xiàng)目設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與解決方案》為主題進(jìn)行了演講。
田江南講到，隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定，氫能上升到一個(gè)新的高度。因此，氫與風(fēng)光耦合自然而然成為一個(gè)新的課題?，F(xiàn)今，包括央企在內(nèi)的很多企業(yè)都在進(jìn)行新能源制氫的嘗試，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，正在進(jìn)行和完成的制氫項(xiàng)目超50個(gè)。
對(duì)于氫成為熱點(diǎn)的原因，田江南分析與氫的特點(diǎn)相關(guān)。氫，完全脫碳，在燃燒的過(guò)程中沒(méi)有碳排放，同時(shí)其相較于石油、天然氣等燃料，擁有最高的熱值。
之所以選擇電解水制氫，田江南分析是因?yàn)樗鳛榭稍偕Y源，在地球上豐富存在，并且氫在燃燒后生成水，水通過(guò)蒸發(fā)、降水形成了可循環(huán)的方式。作為電解水重要組成部分——電，其可以通過(guò)風(fēng)、光等可再生能源實(shí)現(xiàn)。
田江南全面對(duì)比了電解堿水制氫、質(zhì)子交換膜（PEM）制氫、SOEC制氫。
堿水制氫具備簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、可靠性高、能在常溫常壓下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則是制氫效率低、能耗大、存在滲堿環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)，占地大、響應(yīng)慢 ，其電解效率為62-82%。
PEM制氫優(yōu)點(diǎn)則是生命周期長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、槽腐蝕性小、電解效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)化、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)氫純度高 ，缺點(diǎn)則是成本高、價(jià)格昂貴、膜電極組件上的電催化劑易被金屬離子毒化。電解效率為70-85%。
SOEC制氫優(yōu)點(diǎn)是電解效率高，可達(dá)90％以上，缺點(diǎn)則是工作溫度要求高（600~1000℃），關(guān)鍵材料在高溫下易老化。
田江南從設(shè)備價(jià)格、設(shè)備壽命、功率波動(dòng)范圍、啟動(dòng)速度等方面對(duì)國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備與進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比。
價(jià)格方面，國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫約1萬(wàn)元人民幣/Nm³ ，進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備約1萬(wàn)美元(歐元)/Nm³ ，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在此方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
設(shè)備壽命方面，進(jìn)口設(shè)備具有運(yùn)行維護(hù)周期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示：PEM電解槽設(shè)計(jì)壽命30年，大修周期10年，不需要更換電解槽。國(guó)產(chǎn)堿性電解槽電解槽壽命為10年，需更換電解槽，大修周期3-5年。
功率波動(dòng)范圍方面，進(jìn)口PEM設(shè)備出力大小調(diào)節(jié)范圍更大，為5-115%可調(diào)，現(xiàn)今已有企業(yè)將此范圍擴(kuò)大到0-160%，國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備功率波動(dòng)范圍則為20-110%可調(diào) 。進(jìn)口PEM設(shè)備更加有利于不穩(wěn)定電源供電情況下制氫。
啟動(dòng)速度方面，進(jìn)口PEM設(shè)備優(yōu)勢(shì)明顯。其冷態(tài)啟動(dòng)20min，熱啟動(dòng)20s ，亦有毫秒級(jí)的說(shuō)法。國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備冷態(tài)啟動(dòng)2-3h，熱啟動(dòng)15 min。
正是如此，田江南認(rèn)為，PEM相對(duì)而言更適合和新能源制氫一起耦合，特別是在離網(wǎng)狀態(tài)。
在運(yùn)行模式方面，田江南介紹主要有并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)、離網(wǎng)+儲(chǔ)能、發(fā)電上網(wǎng)余電制氫等。具體方式的選擇，主要取決于業(yè)主要求和地方政策。由于電解槽需要穩(wěn)定電流，從電解槽友好、安全的角度來(lái)出發(fā)，田江南更希望采用并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)+儲(chǔ)能的運(yùn)行模式。
（以上內(nèi)容為世紀(jì)新能源網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)講話整理而成，未經(jīng)本人審核）
田江南講到，隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定，氫能上升到一個(gè)新的高度。因此，氫與風(fēng)光耦合自然而然成為一個(gè)新的課題?，F(xiàn)今，包括央企在內(nèi)的很多企業(yè)都在進(jìn)行新能源制氫的嘗試，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，正在進(jìn)行和完成的制氫項(xiàng)目超50個(gè)。
對(duì)于氫成為熱點(diǎn)的原因，田江南分析與氫的特點(diǎn)相關(guān)。氫，完全脫碳，在燃燒的過(guò)程中沒(méi)有碳排放，同時(shí)其相較于石油、天然氣等燃料，擁有最高的熱值。
之所以選擇電解水制氫，田江南分析是因?yàn)樗鳛榭稍偕Y源，在地球上豐富存在，并且氫在燃燒后生成水，水通過(guò)蒸發(fā)、降水形成了可循環(huán)的方式。作為電解水重要組成部分——電，其可以通過(guò)風(fēng)、光等可再生能源實(shí)現(xiàn)。
田江南全面對(duì)比了電解堿水制氫、質(zhì)子交換膜（PEM）制氫、SOEC制氫。
堿水制氫具備簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、可靠性高、能在常溫常壓下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則是制氫效率低、能耗大、存在滲堿環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)，占地大、響應(yīng)慢 ，其電解效率為62-82%。
PEM制氫優(yōu)點(diǎn)則是生命周期長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、槽腐蝕性小、電解效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)化、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)氫純度高 ，缺點(diǎn)則是成本高、價(jià)格昂貴、膜電極組件上的電催化劑易被金屬離子毒化。電解效率為70-85%。
SOEC制氫優(yōu)點(diǎn)是電解效率高，可達(dá)90％以上，缺點(diǎn)則是工作溫度要求高（600~1000℃），關(guān)鍵材料在高溫下易老化。
田江南從設(shè)備價(jià)格、設(shè)備壽命、功率波動(dòng)范圍、啟動(dòng)速度等方面對(duì)國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備與進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比。
價(jià)格方面，國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫約1萬(wàn)元人民幣/Nm³ ，進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備約1萬(wàn)美元(歐元)/Nm³ ，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在此方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
設(shè)備壽命方面，進(jìn)口設(shè)備具有運(yùn)行維護(hù)周期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示：PEM電解槽設(shè)計(jì)壽命30年，大修周期10年，不需要更換電解槽。國(guó)產(chǎn)堿性電解槽電解槽壽命為10年，需更換電解槽，大修周期3-5年。
功率波動(dòng)范圍方面，進(jìn)口PEM設(shè)備出力大小調(diào)節(jié)范圍更大，為5-115%可調(diào)，現(xiàn)今已有企業(yè)將此范圍擴(kuò)大到0-160%，國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備功率波動(dòng)范圍則為20-110%可調(diào) 。進(jìn)口PEM設(shè)備更加有利于不穩(wěn)定電源供電情況下制氫。
啟動(dòng)速度方面，進(jìn)口PEM設(shè)備優(yōu)勢(shì)明顯。其冷態(tài)啟動(dòng)20min，熱啟動(dòng)20s ，亦有毫秒級(jí)的說(shuō)法。國(guó)產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備冷態(tài)啟動(dòng)2-3h，熱啟動(dòng)15 min。
正是如此，田江南認(rèn)為，PEM相對(duì)而言更適合和新能源制氫一起耦合，特別是在離網(wǎng)狀態(tài)。
在運(yùn)行模式方面，田江南介紹主要有并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)、離網(wǎng)+儲(chǔ)能、發(fā)電上網(wǎng)余電制氫等。具體方式的選擇，主要取決于業(yè)主要求和地方政策。由于電解槽需要穩(wěn)定電流，從電解槽友好、安全的角度來(lái)出發(fā)，田江南更希望采用并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)+儲(chǔ)能的運(yùn)行模式。
（以上內(nèi)容為世紀(jì)新能源網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)講話整理而成，未經(jīng)本人審核）
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