随着风电装机量的猛增,风电发展的问题也逐渐显现,产能过剩导致电网压力过大,增加了弃风弃电。另外,大规模风电并网,带来了调度困难的问题,劣质风电也会影响发电的品质。
风电制氢技术是一种将风力发电产生的电能,直接应用到电解水制氢的一种制氢技术。产生的氢气再经过储运环节,应用到氢燃料电池等领域。
为了弥补风电的发电不稳定性,减少弃风弃电,提高电网的消纳能力。通过储氢系统在提升可再生能源系统利用效率的同时,优化间歇性再生能源电力的发电品质,保证电网的稳定性。
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目前国内的风电制氢技术主要分为两种:并网型风电制氢和离网型风电制氢。
其中并网型风电制氢是通过电网取电进行电解水制氢,主要应用于大规模的风电场,进行弃风消纳和储能。
离网型风电制氢则更多用于只有少量风机的场所,风机所发电能直接用于电解水制氢,不经过电网,目前主要应用于分布式制氢。
01为什么需要风电制氢?其他储能方式不可以存储电能吗?
传统的化学储能容量小,且储能设备需要进行大量的维护工作,以保证正常的运转。
而风电制氢储能技术相对于其他储能方式具有高容量、易运输、无污染的优点。
基于风电制氢储能技术,风电只需要进行简单的变压、整流处理,就可以实现氢能的制取,实现能量的存储。相对来讲风电制氢储能可以省去许多电力电子设备,节省成本。
随着储氢技术以及储氢材料的不断发展,相较于其他储能方式,风电制氢有望实现大规模储能。
02风电制氢能够用在哪里?
风电制氢为解决风电消纳问题提供了新的解决思路,可以实现可再生能源的高效利用,增加了利用的途径。
风电通过电解水制氢储能,产生的氢能既可通过燃料电池再次转变为电能,作为电网调峰送回电网,以提高风电上网电能品质;又可直接作为能源输送到工业和商业领域,进行冶金、化工等生产环节,或者在燃料电池上进行利用。
03风电制氢既然可以解决弃风的问题,为什么还没大规模推广呢?
风电具有随机性和不稳定性,发电波动很大,会对设备的寿命和制取的氢气质量造成影响,而电解水制氢对电能的稳定性有较高的要求。
如果电解水制氢技术想要在这种不规则的功率波动中广泛应用,也为了提升安全性,需要设备自身具有对这种波动的适应能力,在波动出现时能进行快速响应,减少对设备的损害,保证制取的氢气质量稳定。
安全方面来讲,在风电制氢产业链中,包括氢气制备在内的氢能传输、应用和加氢站的各个环节都对消防、安全、和管理提出了极高的要求。
我国的风电主要来源于西北,但是主要的氢能应用集中在东南沿海地区,所以还需要解决氢储运难题,降低储运成本,才能实现风电制氢的规模化发展。
总体上来讲,我国的风电制氢技术研发起步晚,进展缓慢。目前还没有成熟商业运行的风电制氢储能技术和燃料电池发电系统。大规模的风电制氢储能示范工程设计经验不足,在系统的关键性技术、效率提升和经济性方面未能取得实质性进展。
因为储运成本的限制,风电氢气制取的氢能用途比较单一。燃料电池汽车的进步带动了氢能的规模化发展。也许国内可以参考德国的Power to gas计划,和我国的西气东输计划相结合,通过管道运输氢能的方式解决西北部地区的弃风难题。
风电制氢发展是一个长期的过程,在国家政策的支持和研发人员的努力下,风电制氢终会找到合适的发展道路。
(作者:安熠)