近年來(lái),隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的增加,越來(lái)越多的問(wèn)題顯現(xiàn)出來(lái)。一是大規(guī)模劣質(zhì)風(fēng)電并網(wǎng)帶來(lái)的危害;二是大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的積累,導(dǎo)致地方電網(wǎng)壓力過(guò)大,造成大量棄風(fēng)現(xiàn)象;三是大規(guī)模并網(wǎng)帶來(lái)的調(diào)度困難問(wèn)題。將風(fēng)電轉(zhuǎn)化為氫能,探索能量轉(zhuǎn)換,是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電利用的可行思路。
風(fēng)電制氫原理
風(fēng)電制氫是將超出電網(wǎng)系統(tǒng)接納能力的部分,通過(guò)非并網(wǎng)風(fēng)電模式在電解水制氫當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用,而其所產(chǎn)生的氫氣在經(jīng)過(guò)具體的儲(chǔ)存和運(yùn)輸之后,可以在氫燃料電池汽車等領(lǐng)域當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。
技術(shù)特點(diǎn)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要高適應(yīng)性。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅要通過(guò)變流裝置將電能輸送到電網(wǎng),還需要將棄風(fēng)能源作為氫電解池的電源,因此需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有很高的適應(yīng)性,以抵抗風(fēng)力波動(dòng)。
氫電解池具有高適應(yīng)性、高效性、安全性以及環(huán)保性。在電解制氫的過(guò)程中,要確保能源轉(zhuǎn)換的高效性。由于制氫公路波動(dòng)會(huì)影響氫氣純度以及裝置壽命,所以對(duì)電解池也提出很高要求。
風(fēng)電制氫控制系統(tǒng)具有高效性、較高的安全性以及靈活性。風(fēng)電制氫集成控制系統(tǒng)包括燃料電池、儲(chǔ)氫以及制氫相關(guān)的控制系統(tǒng),通過(guò)控制系統(tǒng)運(yùn)行可以靈活分配制氫功率。通過(guò)對(duì)制氫電壓進(jìn)行控制,可以確保制氫系統(tǒng)維持在高效范圍內(nèi),并經(jīng)過(guò)一系列控制,使制氫、用氫以及儲(chǔ)氫等系統(tǒng)的安全運(yùn)行得到保證。
國(guó)內(nèi)外風(fēng)電制氫現(xiàn)狀
歐洲風(fēng)電制氫目前的研究方向有三個(gè):一是利用氫氣在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì),優(yōu)化間歇性可再生能源的發(fā)電質(zhì)量的同時(shí)提高可再生能源系統(tǒng)的利用效率,確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。二個(gè)是由德國(guó)主導(dǎo)的“電轉(zhuǎn)氣”項(xiàng)目,通過(guò)利用多余的電力生產(chǎn)氫氣,提高可再生能源的規(guī)模和比例。三是大力發(fā)展海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目,如荷蘭的NortH2項(xiàng)目。
相比之下,國(guó)內(nèi)風(fēng)電制氫起步較晚,2014年,李克強(qiáng)總理考察德國(guó)氫能混合發(fā)電項(xiàng)目,指示國(guó)內(nèi)相關(guān)部門組織實(shí)施氫能利用示范項(xiàng)目。
政策方面,國(guó)家電網(wǎng)于2015年發(fā)布《關(guān)于做好2015年度風(fēng)電并網(wǎng)消納有關(guān)工作的通知》,能源部在2016年3月發(fā)布《關(guān)于做好2016年度風(fēng)電并網(wǎng)消納有關(guān)工作的通知》,指示河北、吉林省加快可再生能源制氫示范工作,將氫儲(chǔ)能作為解決棄風(fēng)、棄光問(wèn)題的新思路。
項(xiàng)目方面,今年以來(lái)多個(gè)風(fēng)電制氫項(xiàng)目簽約。
2月11日,2023年一季度甘肅省重大項(xiàng)目集中開工活動(dòng),此次開工活動(dòng)包括平?jīng)龊B葆轻紖^(qū)峽門鄉(xiāng)100兆瓦風(fēng)力發(fā)電及制氫項(xiàng)目。平?jīng)龊B葆轻紖^(qū)峽門100兆瓦風(fēng)力發(fā)電及制氫項(xiàng)目是全市2023年“+四五”第二批風(fēng)光電項(xiàng)目重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。
3月14日,沈陽(yáng)金山能源股份有限公司發(fā)布關(guān)于投資建設(shè)風(fēng)電離網(wǎng)制氫一體化項(xiàng)目暨關(guān)聯(lián)交易的公告。金山股份與中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司共同出資建設(shè)25MW風(fēng)電離網(wǎng)制氫一體化項(xiàng)目。
5月16日上午,在2023首屆中國(guó)(內(nèi)蒙古)氫能論壇暨技術(shù)應(yīng)用展覽會(huì)上,有多個(gè)項(xiàng)目簽約,其中包括淖爾天潤(rùn)巴彥淖爾市200萬(wàn)千瓦風(fēng)電制氫制50萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目,投資金額140億元。
6月27日,中國(guó)船舶大連造船與浙能集團(tuán)簽署綠色航運(yùn)戰(zhàn)略合作協(xié)議及風(fēng)電制氫合成綠色甲醇項(xiàng)目合作備忘錄。
7月3日,近日,上海電氣與吉林洮南市人民政府簽署《關(guān)于洮南市風(fēng)電耦合生物質(zhì)制綠色甲醇一體化項(xiàng)目戰(zhàn)略合作協(xié)議》。
但我國(guó)風(fēng)電制氫的發(fā)展也面臨著一些問(wèn)題,主要問(wèn)題包括兩方面:
一是從關(guān)鍵技術(shù)角度看,風(fēng)電具有隨機(jī)性、不穩(wěn)定性,波動(dòng)性較大,頻繁的電力波動(dòng)對(duì)設(shè)備的壽命和氫氣的質(zhì)量都會(huì)造成影響。由于電解水制氫設(shè)備對(duì)電能的穩(wěn)定性要求較高,如何解決電能匹配問(wèn)題,提高制氫設(shè)備的利用率吧,需要研究探討。另一方面,氫氣儲(chǔ)運(yùn)的安全性和運(yùn)輸成本也是制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸,亟待進(jìn)一步研究。
二是風(fēng)電制氫技術(shù)以及下游氫氣應(yīng)用的推廣難題,當(dāng)前氫氣受制于運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本,用途較為單一,多用于化學(xué)領(lǐng)域的合成氨、石化企業(yè)。但隨著近年來(lái)燃料電池汽車行業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)了氫能的規(guī)?;?。風(fēng)電制氫可以參照德國(guó)powertogas計(jì)劃,結(jié)合我國(guó)西氣東輸計(jì)劃,解決西北部地區(qū)風(fēng)電棄風(fēng)難題。
氫能觀察捕捉綠氫發(fā)展焦點(diǎn),舉辦“2023第三屆中國(guó)綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇”。邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)專家學(xué)者、氫能行業(yè)業(yè)主方、制氫供應(yīng)商、政府合作單位等,以內(nèi)蒙古鄂爾多斯為落腳點(diǎn),共同探討我國(guó)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。