氫能發電站：小眾應用大有文章
伴隨光伏發電成本逐年降低，光伏電解氫的成本有望下降到5元/千克，如果利用燃料電池并網發電，其發電成本可降至約0.5元/千瓦時。加之沒有污染和排放，氫能發電站在特定場景下將比天然氣發電、燃煤發電更具競爭力。日前，美國Bloom Energy與韓國SK工程建設公司(SKE&C)聯合宣布，已在韓國京畿道利用燃
伴隨光伏發電成本逐年降低，光伏電解氫的成本有望下降到5元/千克，如果利用燃料電池并網發電，其發電成本可降至約0.5元/千瓦時。加之沒有污染和排放，氫能發電站在特定場景下將比天然氣發電、燃煤發電更具競爭力。
日前，美國Bloom Energy與韓國SK工程建設公司(SKE&C)聯合宣布，已在韓國京畿道利用燃料電池技術啟動了兩個新的氫能發電站項目。據最新數據，目前韓國六家發電公司已部署了約300兆瓦的燃料電池發電項目。
所謂氫能發電站，就是將燃料電池發電系統用于固定的大規模發電站進行發電。目前除了韓國外，日本、英國等國均在氫能發電站領域相繼開展研究建設。
數據顯示，光伏、風力發電電解水產生氫氣，效率約為70%，再利用氫燃料電池發電，效率約為50%，這意味著從電到氫、氫再到電的轉換效率僅為35%。那么，氫能發電站究竟是否具有可行性與經濟性？
適用于特定場景
“氫能發電，應選擇適合的應用場景及使用條件。事實上，比較適合用來進行電解水制氫的是光伏發的直流電，可以減少并網產生的損耗；風力發電作為交流電可以直接并網，而從電網上取電進行電解水制氫需將交流電重新轉換成直流電，效率將大打折扣。”張家港氫云新能源研究院院長魏蔚表示。
她認為，光伏發電從直流電轉換成交流電并網過程中會有一定損耗，由于太陽能本身具有波動性，光伏不能保證百分百持續性發電上網，因此用無法即時并網的光伏電制氫更具經濟效益和可行性。
在陽光電源股份有限公司董事長曹仁賢看來，伴隨光伏發電成本逐年降低，可以利用中午時段便宜的光伏發電制氫，屆時電解氫的成本將下降到5元/千克，如果利用燃料電池并網發電，其發電成本可降至約0.5元/千瓦時。加之沒有任何污染和排放，氫能發電站將比天然氣發電、燃煤發電更具經濟競爭力和生態友好性。
“光伏發電制氫，有利于推動光伏產業實現更大規模的裝機量，而綠氫的產量上升能有效替代依賴進口的石油和天然氣，降低我國石油天然氣對外依存度，進一步保障國家的能源安全。”魏蔚表示。
此外，氫能發電站除了提供電力以外，還可以向工業及居民用戶供熱。“燃料電池發電溫度較低，與居民生活熱水的溫度接近，方便利用。天然氣燃燒溫度高，會導致熱能利用效率較低。數據顯示，即使是天然氣冷熱電三聯供，其能源總利用效率也不超過85%，而天然氣重整燃料電池熱電聯供的總利用效率可超過90%。”魏蔚進一步補充稱。
緩解新能源消納難題
業內認為，將氫能發電站建在用電需求量大的地區，通過可再生能源制備綠氫并儲存運輸至氫能電站發電，是解決電能無法存儲的行之有效措施。
“利用燃料電池發電可以使不能轉移及上網的電通過氫的形式自由調配和跨季節使用，既解決了可再生能源消納問題，又使得化石燃料得以充分利用。”魏蔚表示。
我國風電、光伏等可再生能源豐富，主要存在于“三北”地區，與華東、華南等電力負荷中心呈逆向分布，因此，長期以來，采用大規模、長距離輸電方式進行能源調配。與此同時，“三北”地區本地消納能力不足，“棄風”“棄光”現象近年來雖有好轉，但未完全消除。業內人士表示，基于這一現狀，用新能源“棄電”制取綠氫再用燃料電池發電，既解決了新能源消納問題，又解決了電力儲存和轉運的問題。
記者查閱資料發現，德國同樣面臨可再生能源聚焦區和負荷中心區分離的問題。為緩解新能源消納難題，除常規輸電外，德國將風電轉變為氫氣儲存，并探索氫能的多場景應用，包括供應周邊加氫站、直接燃燒發電、使用燃料電池技術發電等。在業內看來，德國新能源和氫能協同發展的經驗值得我國借鑒。
一位專家表示，用“棄光”“棄風”發電制氫，將低效能源轉化為高效能源的氫氣儲存并發電，或通過燃料電池轉化為汽車動力，代替汽柴油，實現電的時空轉移，是氫能的獨特價值所在。
仍需打通儲運瓶頸
值得關注的是，氫能作為典型的二次能源，無論是通過煤制氫、工業副產氫等傳統方式獲得，還是通過新能源電解水制取，其高效儲存運輸始終是繞不開的話題，這也是推廣氫能電站的前提。
業內認為，要打通氫氣儲運瓶頸降低氫氣成本，首先應在技術上有所突破，例如，積極布局合金材料儲氫、液氫運輸等新技術路線。
目前，我國的純氫管道、液氫罐車、液氫船、液氫海上接收站等基礎設施建設仍不完善，有些甚至尚屬空白。相比之下，我國的天然氣儲運基礎設施相對完善。
基于這一現狀，魏蔚認為，氫的特點、運送途徑以及未來發展趨勢與天然氣非常相似，因此，可充分利用原有的天然氣基礎設施，例如，天然氣管道摻氫、加油加氣加氫合建站等，解決氫氣基礎設施缺乏的問題，拉動氫能終端消費潛力。
作者：仲蕊 來源：中國能源報 責任編輯：jianping
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