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绿氢大热 “风电制氢”将成下一个风口

北极星氢能网 来源:北极星风力发电网    2020/12/28 10:12:22 我要投稿

北极星氢能网讯:站在2030年建成12亿千瓦、2060年碳中和的国家战略当口,我国的风电发展还缺少机遇吗?

事实上,在“30 60”这样可遇不可求的历史机遇中,以风电为代表的可再生能源最大的掣肘是消纳能力的提升。可再生能源大规模发展的前提,取决于多元化消纳渠道与消纳方式的拓展。在降低度电成本的同时,延伸产业链条,采取如可再生能源制氢、多电源一体化建设、微电网直供电等模式,提高消纳能力,促进产业整体效益的提高。

在氢能被推上风口的今天,氢能产业也成为可再生能源更大规模发展的必要的手段。

燃料电池对风电的带动作用

近日这样一条信息在业内传播:12月13日晚间,吉电股份与国家电投氢能科技公司签署协议,双方将利用各自优势,共同开拓氢能市场,围绕燃料电池推广应用、PEM 制氢设备研发制造等开展广泛合作引导和推动燃料电池、PEM制氢等关键核心技术研发及产业发展。

协议中提到的“PEM 制氢”即水电解制氢技术。而吉电股份作为国家电投旗下控股公司,截止2020年上半年,其新能源装机422.22万千瓦,这或许就是双方开展优势合作的前提。

可再生能源制氢可以简单得理解为“风光发电—电解水—制氢制氧—氢能—应用”流程。根据国际氢能专委会预测,到2030年,氢能在交通领域的应用将达到17%的份额,在热电联产中将达到19%。从我国近年来对于新能源汽车的政策支持来看,交通领域应用已成为目前氢能发展的强劲动力。

电能作为燃料电池的上游产业,此前业内存在诸多“弃风电量制氢”的呼吁,但随着三北地区弃风弃光率的逐年下降,以及外送通道的落实,使得“弃电”已不仅是“绿氢”最具价值的选择。而从更大的规模上促使氢能产业与可再生能源联合的“双打”模式无疑是一个即落实了消纳又能促进能源转型的双赢选择。

数字显示,以千万千瓦风电基地1小时生产1000万千瓦时的电量、5千瓦时电能产生1立方米氢气来计算,千万千瓦风电基地1小时可以生产200万立方米氢气,相当于24000吨优质煤炭热值的能量。

有业内专家指出,如果将全球最大的风电开发商国家能源集团(截至2019年底国家能源集团风电装机超4000万千瓦)的风电所发电量全部用来制氢,按照当前燃料电池汽车每天消耗量来看,也仅能供20万-25万辆车使用。

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根据2019年《中国氢能及燃料电池产业白皮书》显示,氢能将成为中国能源体系中的重要组成部分,若2050年氢能应用达到10%,则需氢气量约6000万吨,氢能在交通运输和工业领域得到普及应用,氢燃料电池车将达到500万辆/年。如此看来,燃料电池产业的扩大对上游可再生能源发电的带动无疑是巨大的。

正在起飞的产业

2020年9月,财政部等四部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,在燃料电池汽车示范城市申报指南中明确规定了氢的来源问题,鼓励低碳氢,当然也包括可再生能源制氢。

可以说,相对于化学制氢、煤炭制氢,可再生能源制氢解决的是碳排放的问题,而氢能属于二次能源,具有零碳排放的显著优势。随着上游电源成本的进一步下降,氢能成本也随之降低,无论是从减碳角度,还是从产业发展来讲,未来风电制氢都将是行业发展的重要趋势之一。

目前国际上已不乏海上风电制氢的项目案例,如全球首个海上风电制氢示范项目荷兰PosHYdon风电场,以及全球首个商业化海上风电制氢项目Hyport Oostende。在由全球能源巨头沃旭投资建设的1.4GW的Hornsea2海上风电场中,部分海上风电转化为氢能,为英格兰北部的一家石油和天然气厂提供动力。

在国内,张家口已经成为我国氢能产业生产和应用的标杆城市,其氢燃料电池整车制造等上下游产业配套、以氢燃料电池为重点的全产业链已经形成。据最新报道显示,目前张家口全市已投运氢燃料电池公交车244辆,是全国燃料电池汽车运行数量最多、最稳定的城市之一,在氢能示范应上处于国内领先地位。

依托优越的风电资源,待张家口当地海珀尔、建投沽源制氢项目二期等项目投产后,2021年底张家口日制氢能力可达38吨。

市场空间巨大

燃料电池汽车的燃料经济性决定了使用成本。如果说大力发展可再生能源制氢唯一的问题是成本的话,那么随着风、光发电的度电成本逐年降低,可再生能源与氢能这两个产业将很快具备紧密耦合的条件。

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专家介绍称,按照当前市场氢气价格60-70元/公斤计算,电解水制氢的电费需要控制在0.3元/千瓦时以内,才能实现氢气的经济性。在BNEF最新发布的“2020年下半年各类电源LCOE”中,新建陆上风电项目全球基准LCOE为41美元/兆瓦时,约等于0.26元/千瓦时。随着国内平价,陆上风电的LCOE基准还将继续降低。

2020年10月,由工信部指导,中国汽车工程学会联合汽车行业1000多名专家共同修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0版》发布,路线图要求,2025年燃料电池汽车应用达到5万-10万辆,并打造1000座加氢站。

以此目标为基准,高工产研氢电研究所(GGII)预计,2025年中国氢燃料电池汽车运行对应的氢气年需求量约达49万吨。如果以“绿氢”做为低碳发展主力的话,意味着“十四五”期间将会迎来风电制氢产业的快速发展阶段。

来源:北极星风力发电网

作者:冉小冉


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