氫氣是一種燃燒熱值高、CO2零排放的二次能源,每千克氫氣燃燒產生的熱量,大約是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,而燃燒產物是水,是一種非常生態環保的清潔能源。
氫氣是一種燃燒熱值高、CO2零排放的二次能源,每千克氫氣燃燒產生的熱量,大約是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,而燃燒產物是水,是一種非常生態環保的清潔能源。面對著棄風難題,一個潛在的解決方案是,探索利用棄風電量電解生產氫氣,支持我國發展氫燃料電池汽車等下游產業。
河北張家口已在風電制氫領域開始大膽嘗試
近年來,我國風電產業蓬勃發展,已經成為全球風電累計裝機量最大的國家,但與此同時,我國也發生了比較嚴重的棄風現象。國家能源局數據顯示,2015年,我國棄風電量達到339億千瓦時,同比增加213億千瓦時,平均棄風率15%,同比增加7個百分點;到了2016年第一季度,我國棄風現象進一步惡化,風電棄風電量達到192億千瓦時,同比增加85億千瓦時;平均棄風率26%,同比上升7個百分點,尤其是吉林、新疆、甘肅的棄風率更是達到了53%、49%和48%。
氫氣是一種燃燒熱值高、CO2零排放的二次能源,每千克氫氣燃燒產生的熱量,大約是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,而燃燒產物是水,是一種非常生態環保的清潔能源。面對著棄風難題,一個潛在的解決方案是,探索利用棄風電量電解生產氫氣,支持我國發展氫燃料電池汽車等下游產業。目前,我國河北省張家口市已經在風電制氫領域開始了大膽嘗試。據了解,張家口市的風電裝機容量超過650萬千瓦,但并網外送能力僅有170萬千瓦左右,從而倒逼形成了風電供暖、風電制氫等就近消納方式。2015年4月,張家口市沽源風電制氫綜合利用示范項目正式開工,這是我國首個風電制氫工業應用項目,同時也是全球最大的風電制氫工程。該項目由河北建投新能源有限公司投資,占地116畝,總投資20.3億元,項目建成后將形成每年制氫1752萬標準立方米的生產能力,其中一部分氫氣用于工業生產,減少化石能源消耗量,另一部分將在時機成熟時,用于建設配套加氫站網絡,支持發展河北省氫能源動力汽車產業。
短期來看,我國風電制氫至少還面臨著兩大難題,一是經濟可行性,另一個是水源保障。目前制氫的技術路線主要有煤制氫、天然氣裂解制氫、甲醇制氫、電解水制氫等,其中煤制氫的成本最低,生產1立方米氫氣的成本不到1元;采取電解方式,生產1立方米氫氣需要需要消耗電能5千瓦時左右,即使按棄風發電價格每千瓦時0.25元計算,風電制氫僅用電成本就達到了1.25元,基本沒有價格優勢。同時,我國風力資源豐富的地區大多分布在內蒙古、新疆、甘肅等區域,水資源相對比較缺乏。但從長期來看,氫能利用,尤其是氫燃料電池汽車有著比較大的潛力,這為風電制氫提供了發展空間。同純電動汽車相比,氫燃料電池汽車擁有加氫時間更短、續航里程更長、零排放等優點,一直以來被很多國家看作新能源汽車的主要技術路線之一。
日本開發燃料電池車的動向值得中國借鑒
日本是世界上最重視氫能和氫燃料電池汽車的國家。在國家層面,早在1980年,日本就開始了各類燃料電池技術的研發,2014年4月,日本國會批準了《戰略能源規劃》,其中明確提出加快實現氫能社會的步伐,讓氫能在二次能源中發揮中心作用,主要舉措包括:加快家用燃料電池的引入推廣;營造環境加快引入燃料電池車;掌握氫能發電等新技術;加快發展氫氣生產、存儲、運輸等新技術保障穩定供應;制訂實現“氫能社會”路線圖等等。在地方層面,早在2004年8月,日本福岡就率先制訂了“福岡氫戰略”,提出要建設世界最尖端的氫信息基地,培養氫能源新產業;日本東京更是積極以2020年奧運會為契機,全方位推進氫能社會建設。在企業層面,2014年12月15日,豐田首款氫燃料電池車Mirai就正式上市,贏得了市場的高度認可,本田、日產等企業也在積極推出自己的燃料電池車型,加氫站的建設也逐漸提速。2016年4月,日本發布新的氫能和燃料電池戰略路線圖,估計到2020年日本燃料電池車的銷售可達到約4萬輛,2025年達到約20萬輛,2030年達到80萬輛,加氫站也將從現在的80座增加到2020年的160座以及2025年的320座。美國、德國等國家也在積極推動本國的氫能與燃料電池計劃。德勤咨詢估計,到2025年,美國和歐洲的氫燃料電池車將分別達到85萬輛、71萬輛。