隨著發(fā)電成本的降低、制氫設備制造成本的下降、技術水平的提高,可再生能源電解水生產“綠氫”的成本將逐漸降低,并形成足夠的市場競爭力,非并網可再生能源電解制氫將是重要的技術方向之一。
當前氫能開發(fā)與利用被視為新一輪世界能源技術變革的重要方向,而“綠氫”是產業(yè)發(fā)展的必然選擇,但目前受困于高成本等因素制約,行業(yè)整體還處于早期啟蒙階段,未能實現(xiàn)大規(guī)模應用。隨著風電、光伏開發(fā)利用規(guī)模的增大,度電成本預期保持降低趨勢,電解制氫的成本存在進一步下降的空間。
與此同時,電解制氫投資成本也將隨著產業(yè)規(guī)模擴大和電解槽國產化加速下降。IEA預測,到2030年堿性電解水制氫的投資成本將由目前的500USD/kW~1400 USD/kW降低至400 USD/kW~850 USD/kW,降低幅度達到20%~40%,到2050年降低幅度達到50%~60%,同時PEM電解水制氫投資成本到2050年將會降低至與堿性電解水制氫接近。我國在堿性電解水制氫領域有技術優(yōu)勢和制造成本優(yōu)勢,相關項目將率先達到目標的成本區(qū)間。
在可再生能源電解制氫技術方面,非并網可再生能源電解制氫是重要的技術方向,將制氫系統(tǒng)直接接入風電場、光伏電站,能夠通過調節(jié)負荷消納可再生能源波動,實現(xiàn)非并網風電制氫,并實現(xiàn)更為穩(wěn)定的電能輸出。制氫系統(tǒng)可實現(xiàn)在30%~105%負荷區(qū)間內消納波動性風電;同時,通過熱停車短時間保持待機狀態(tài),為應對間歇性提供了潛在解決方案。
非并網風電直接電解制氫模式下,制氫設備、控制系統(tǒng)、多環(huán)節(jié)耦合等方面的技術問題尚待探索解決,例如,動態(tài)運行對氫氣品質會產生一定影響,負荷波動影響制氫系統(tǒng)溫度和能耗。未來,應進一步提升電解槽部件性能,優(yōu)化壓力、液位控制、拓寬制氫系統(tǒng)波動區(qū)間,通過關鍵設備和材料開發(fā)、強化系統(tǒng)智能控制策略可以實現(xiàn)節(jié)能降耗。
2019年10月,華能清能院已在華能洮北風電場建立了50m3/h集成式堿性水電解制氫系統(tǒng),這是目前國內已投運的制氫功率最大的風電制氫示范項目,在升壓、入網前,利用波動、間歇性風電完成超過5個月可再生能源動態(tài)電解制氫示范。
未來,華能集團將依據(jù)各地的產業(yè)特點,開展差異化的氫能項目開發(fā),圍繞大規(guī)??稍偕茉椿亟ㄔO,將氫能技術與“風光煤電輸用”“源網荷儲”一體化大型清潔能源項目有機結合,因地制宜地開發(fā)和利用氫能。華能集團還將利用“氫能+CCUS”等技術手段,在鋼鐵、水泥、煤化工等領域打造先進的低碳循環(huán)工業(yè)體系,加快能源消費領域電氣化進程,助力實現(xiàn)碳達峰碳中和。
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