深度解读风电制氢教学总结.docx

1、风电制氢的研究背景1.1风电直接并网的尴尬大容量的不稳定的风电并入电网时会引起电网电压的大幅度波动，为了调控和抑制这种大量电能的波动，还得建造比风电场总容量大2-3倍的“调压控制电站”（当然是常规能源的电站了）以解决风力发电输出电能不稳定问题，而这些调控电站需要更多的常规能源来支持，仔细的算一算，原先想通过利用风能节省大量的常规能源，结果反而加大了常规能源的使用，走到初衷的反面。1.2弃风限电的现状2010年至2015年，我国弃风电量累计达到997亿千瓦时，直接经济损失超过530亿元。仅过去一年弃风电量就达到339亿千瓦时，直接经济损失超180亿元，几乎抵消全年风电新增装机的社会经济效益1.3市场对氢能的需求目前为止，氢气应用在多晶硅等需要高纯度氢气的行业是第一选择。比如，多晶硅，光纤，食品等。现在工业每年用氢量为5500亿立方米，氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。液态氢还可以作为火箭燃料。1.4制氢技术电解水制氢技术是目前应用较广且比较成熟的方法之一，国内电解水制氢的能效在72%82%。1.5储氢技术的发展目前其研究主要集中在高压储氧罐、轻金属材料、复杂氢化物材料、有机液态材料等氢储运技术。中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任、国家“千人计划”特聘教授程寒松博士说：我们的技术可以做到在常温常压下储氢，而且产品形态也已成熟，可以批量生产。”2、国内风电制氢的项目1、2009年启动的“风光电结合海水制氢技术前期研究”项目，国网上海市电力公司负责该项目。项目对风电、先电制氢提出了多种应用方案，幵以东海风电场为例，开展了风、光电制氢的综合效益评价。2、2014年4月，由中国节能环保集团公司负责的国家863“风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范”项目。该项目在中节能风电公司张北分公司建设风电场，制氢功率为100kW，燃料电池发电为30kW。3、2014年10月启动，由国网智能电网研究院负责的“氢储能关键技术及其在新能源接入中的应用研究”项目。氢储能实验室平台包括30kw光伏模拟、2Nm3/h碱性电解水制氢16Nm3合金储氢以及10kw质子交换膜（PEM）燃料电池实验模块。4、2015年4月启动，由河北建投新能源有限公司投资，与德国McPhy、Encon等公司联合开展的中德合作示范项目。该项目在河北沽源投建10MW电解水制氢系统，配合200MW风电场制氢，项目建成后，可形成年制氢1752万标准立斱米的生产能力，成为我国目前最大的风电制氢示范项目。5、金风科技在吉林获批的风电装机100MW，包括氢储能容量10MW的项目。3、风电制氢产业化的瓶颈和解决思路3.1成本高从每生产1立方米氢气的成本来看，煤制氢成本不足1元，而每生产1立方米氢气需要消耗电5.1-5.2千瓦时，即便按弃风发电价格每千瓦时0.25元计算，风电制氢仅电的成本就为1.25元，没有竞争优势。解决思路：希望在电力市场改革后，电价能有所降低，如果电价能低至0.15元一度，电解制氢的成本还是可以的。3.2运输难大规模运输氢气是不经济的。现在常用的氢气运输方式有三种：1.是管道运输，多为现场制气，氢气产出后直接投入工业应用装置。2.为长管拖车。但一辆车仅能运输4000立方米，约0.36吨，运输效率非常低。3.钢瓶运输，但一个40L的钢瓶只能运输6方氢气。解决思路：将制氢地点取在对氢气用户处。3.3风电难以直接用来制氢需求氢气的石化企业大都在沿海，而风电机组都建设在内陆，风电还需借助火电的电网运输解决思路：考虑到离线制氢（仅在有风且限电的时候用风机发出的电直接制氢）对设备的利用率低，所以考虑用电网的电来制氢，并且制氢所用的电量均由风电来补偿，这样也就相当于消纳了风电。但是，考虑到输电线路的容量问题，风电厂和氢气用户还是不宜离得太远，否则风电无法输送。此外，风电的过网费需要国家政策上给予优惠。3.4市场对氢气的消纳能力有待提高HCNG、燃料电池汽车技术距大规模商业化还有一定差距。包括电堆的寿命、系统集成能力等。而且燃料电池汽车属于中长期市场，用户需要培育，投资回报期较长。解决思路：国家对氢能的消纳政策要明确。人们要转变观念，对氢能的认识不能只停留在其易燃易爆储存不易上面，而要意识到氢能的重要性，尽快熟悉、利用氢能。4、风电制氢的前景展望4.1国家政策指导4.2氢燃料电池汽车的发展优势燃料电池汽车的主要优势是可以在十分钟之内加满氢气，能续航300英里。特斯拉的Model S续航200英里需要通过超级充电设备充电20分钟，而且电池快充会缩短电池寿命。4.3我国电解水制氢较国外有经济上的优势