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國務(wù)院大力推動!一文看懂風(fēng)光制氫

   2023-11-20 氫能觀察李航51280
核心提示:2023年是綠氫爆發(fā)元年,風(fēng)光制氫項目密集開建。隨著我國可再生能源裝機量和發(fā)電量的快速增長,綠電制氫逐步成為新能源資源豐富地區(qū)的重要選擇,可再生能源制氫項目加快落地。10月16日,中國政府網(wǎng)發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于推動內(nèi)蒙古高質(zhì)量發(fā)展奮力書寫中國式現(xiàn)代化新

2023年是綠氫爆發(fā)元年,風(fēng)光制氫項目密集開建。隨著我國可再生能源裝機量和發(fā)電量的快速增長,綠電制氫逐步成為新能源資源豐富地區(qū)的重要選擇,可再生能源制氫項目加快落地。

10月16日,中國政府網(wǎng)發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于推動內(nèi)蒙古高質(zhì)量發(fā)展奮力書寫中國式現(xiàn)代化新篇章的意見》,這是國務(wù)院單獨為內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)布的一份高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見。

我國水電、風(fēng)電、光電裝機規(guī)模均居世界第一,總裝機容量約占全球可再生能源總量的28%。但受發(fā)電隨機性、季節(jié)性和反調(diào)峰特性進影響,存在大量棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象,為回收棄風(fēng)棄光、同時利用可再生能源替代化石燃料制氫實現(xiàn)碳減排,風(fēng)光制氫是可行的解決方案。

風(fēng)光制氫包括風(fēng)電制氫、光電制氫和風(fēng)光耦合制氫。


風(fēng)電制氫


風(fēng)電制氫的基本思路是利用非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電模式,將超過電網(wǎng)容量的部分風(fēng)力發(fā)電直接利用非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電模式,將產(chǎn)生的氫氣儲存運輸用于氫燃料電池汽車等。


風(fēng)力發(fā)電具有適應(yīng)性很強、安全高效的特點,國家目前大力支持風(fēng)電制氫項目開發(fā)。
今年2月,中船風(fēng)電與通遼市人民政府、科爾沁區(qū)人民政府簽約中船風(fēng)電500MW瓦風(fēng)電制氫制氨一體化項目,助力通遼打造蒙東氣能裝備制造、高端鑄造及氫能制儲運用科研示范。
6月,全球首個萬噸級風(fēng)電制氫合成甲醇項目簽約浙江,中國船舶大連造船與浙能集團,共同開展全球首個利用風(fēng)電制氫合成綠色甲醇年產(chǎn)量達萬噸的項目。另外,還有一個新技術(shù)有望將風(fēng)電制氫導(dǎo)入整體成本更低的領(lǐng)域。6月2日,經(jīng)中國工程院專家組現(xiàn)場考察后確認,由東方電氣集團與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團隊聯(lián)合開展的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場獲得成功。


光電制氫


近年來,光伏制氫一直熱度部件。光伏發(fā)電制氫即將太陽能面板轉(zhuǎn)化的電能供給電解槽系統(tǒng)電解水制氫,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)類似風(fēng)力發(fā)電制氫系統(tǒng)。我國光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)及建設(shè)規(guī)模已達世界領(lǐng)先水平,隨著光伏發(fā)電成本的下降,光伏制氫在脫碳減排中扮演著重要角色。
光伏制氫的原理是:首先由光子轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量,最后形成電壓。光伏發(fā)電的主要核心元件是太陽能電池,其他還包含有蓄電池組、控制器等元件,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。


我國擁有全球最大的光伏制氫項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目,該項目于6月30日正式投產(chǎn),產(chǎn)出的氫氣通過管道輸送到中國石化塔河煉化替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫,項目成功標志著我國首次實現(xiàn)萬噸級綠氫煉化項目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。


風(fēng)光耦合制氫


風(fēng)光互補耦合發(fā)電制氫系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、電解水制氫裝置及氫能儲存和利用系統(tǒng)組成。風(fēng)光互補發(fā)電制氫系統(tǒng)工作原理為當區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)光資源富余時,將棄風(fēng)棄光資源用于電解水制氫,當電網(wǎng)電力不足時,氫能通過燃料電池為電網(wǎng)供電,達到削峰填谷的作用,同時還可極大提升風(fēng)光資源的利用率及并網(wǎng)穩(wěn)定性,使得風(fēng)力、光伏發(fā)電優(yōu)勢特性互補。風(fēng)光耦合制氫利用風(fēng)能、光能互補的優(yōu)勢,可以獲得穩(wěn)定的電力輸出,系統(tǒng)又較高的穩(wěn)定性和可靠性,且在同樣供電的情況下,可大大減少儲能蓄電池的容量。


各地風(fēng)光制氫發(fā)展

內(nèi)蒙古、新疆、寧夏等地率先成為我國風(fēng)光制氫示范項目的主要建設(shè)區(qū)域,內(nèi)蒙古憑借自身風(fēng)光優(yōu)勢,在眾多風(fēng)光基地中脫穎而出,截至2023年初,內(nèi)蒙古風(fēng)光制氫項目共31個,配套新能源1315.25千瓦,年產(chǎn)氫能力53.189萬噸。新疆庫車則擁有我國萬噸級光伏綠氫示范項目。政策方面,新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委印發(fā)《自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動方案》,提出在氫源開發(fā)、氫能應(yīng)用兩個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)充分聯(lián)動,打造國家大型綠氫供應(yīng)和出口基地。
去年11月,《寧夏回族自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布,其中指出:到2025年,可再生能源制氫能力達到8萬噸以上,力爭實現(xiàn)二氧化碳減排達到100-200萬噸。
隨著風(fēng)光發(fā)電裝機規(guī)模的擴大,可再生能源電力成本的降低,可再生能源電解水制氫的成本也將持續(xù)下降,風(fēng)光制氫對解決風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)穩(wěn)定性和減少碳排放都有巨大作用,具有巨大環(huán)境和經(jīng)濟效益。

 
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