《氢储能技术在储能发电领域的应用》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-08-14
  • 氢能技术是一种以氢气作为能源载体的能源生产和利用方式,依靠氢巨大的能量密度,通过氢气燃烧获得能量。由于氢气在燃烧时只产生水,不产生温室气体和空气污染物,因此被认为是一种清洁、可再生的能源。氢能技术具有广泛的应用前景,可以作为一种替代传统能源的可持续能源形式,有望在能源转型和环境保护方面发挥重要作用。

    氢储能技术应用在发电领域的优势

    存储容量大

    氢气作为一种储能介质,能量密度是燃油的3倍左右。与传统的电池储能技术相比,氢气储能可以实现更大规模的能量储存。目前可以对氢气进行压缩或液化满足储存需要,实现在相对较小的体积中储存大量的能量。在需要大规模能源储备的场景,如电力系统调峰、应对突发能源需求等具有重要意义。

    长期储存和长距离运输

    氢气储能不受容量衰减等限制,具有良好的稳定性,可以实现较长时间的储存,也能实现长距离运输。同时,氢气还可以通过管道、船舶等方式进行长距离运输,可以远距离输送氢气能源到需要的地点,满足不同地区的能源需求,尤其对于无法直接利用可再生能源的地区具有较大优势。

    清洁能源转换

    燃料电池发电系统利用氢气与氧气在电化学反应中产生电能,这个过程不产生污染物和温室气体排放,只产生水和热。与传统的化石燃料发电方式相比,氢气储能系统是一种无污染、无排放的清洁能源转换方式,使用氢储能技术有助于减少环境污染,降低碳排放,有助于应对气候变化和改善空气质量。

    实现多能源互补

    氢气可以与其他能源形式互补利用,从而提高能源系统的灵活性和稳定性。当可再生能源如太阳能和风能不可用时,可以利用储存的氢气作为能源补充,实现持续的能源供应。此外,氢气还可以与传统能源形式如天然气、煤炭等混合燃料使用,减少对化石能源的依赖,推动能源结构转型。

    满足偏远地区和岛屿的能源需要

    在一些偏远地区和岛屿地区,传统能源供应方式可能受限或不太可行。对于岛屿地区很难实现大规模的电网供电,氢气储能技术可以为这些地区提供可靠的能源解决方案。氢气可以通过船舶实现长距离运输,从其他地区输送氢气能源到偏远地区和岛屿,满足其能源需求,对实现偏远地区和岛屿地区的能源自给自足,减少对传统能源供应的依赖具有重要意义。

    应用领域广泛

    氢气储能技术在能源领域有着广泛的应用前景。除了电力系统调峰和能源供应外,氢气储能还可以应用于交通运输、工业生产、暖通空调等领域。目前,氢燃料电池汽车利用氢气作为燃料,可以实现零排放的驱动方式,对于减少交通尾气排放、改善空气质量具有重要意义。在工业生产过程中的能源供应也可以使用氢能源,替代传统的高碳能源,有利于降低工业产生的碳排放。

    经济可行性

    虽然氢气储能技术在一些方面仍面临挑战,但随着技术的不断发展,氢气储能的成本逐渐下降,越来越多的项目和企业开始投资和使用氢气储能技术。此外,氢气作为一种可再生能源储备,可以在未来可能面临能源供应不稳定性和价格波动性的情况下,提供一种可靠的能源替代方案,具有经济价值和战略意义。

    氢储能发电技术分析

    氢储能发电技术是一种将氢气作为能源储存介质,利用燃料电池或燃烧等方式使氢气释放能量,并将能量转化为电能的技术。燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学反应产生电能的设备。氢气在阳极处被氧化成为氢离子和电子,而在阴极处,氧气与氢离子和电子结合生成水,产生电流从而产生电能。燃料电池发电技术具有高效、环保、无污染的特点,且电化学反应只产生水和热,不产生温室气体和污染物排放,能量转换效率可达50%以上,相较于传统的燃烧发电技术效率更高。

    通过燃烧氢气产生热能,驱动涡轮发电机产生电能也是重要的发电方式之一。在燃烧发电中,氢气与空气或氧气混合后燃烧,产生高温高压的气体,驱动涡轮发电机产生电能。燃烧发电技术相对简单且成熟,但燃烧氢气会产生水蒸气和一定的氮氧化合物排放,需要控制和处理相关的排放物。

    氢储能技术在发电领域应用的制约因素

    生产成本

    氢气的生产成本较高,目前主要通过蒸汽重整、水电解等方式生产,其中蒸汽重整法需要使用天然气等化石能源作为原料,而水电解法需要大量电能作为驱动力,由于生产成本问题,直接限制了氢储能技术的应用规模。

    储存和运输

    氢气在常温常压条件下是气体,体积较大,储存和运输过程中需要对氢气进行压缩,因此需要建立储氢设备和基础设施,包括压缩储氢和液态储氢设备、氢气管道、储运车辆等。这些设备和基础设施的建设和运维成本较高,限制了氢储能发电技术的应用范围。

    安全风险

    氢气具有高能性和易燃性,同时具有极高的密度,在含量4%~75%都会导致爆炸。由于储存和运输需要对氢气进行压缩,所以必然存在泄漏和安全风险。氢气泄漏不仅可能导致能源浪费,如果有明火还会导致火灾和严重的爆炸事故。所以目前氢气一般都在大型应用场景中比较常用,并且需要使用专业性的设备。

    技术成熟度问题

    虽然氢储能发电技术已经取得了一定的技术突破和应用进展,但相对于传统能源发电技术,如燃煤、天然气和核能等,氢储能发电技术仍处于相对较早期的阶段,技术成熟度相对较低。这意味着在实际应用中还需要进一步验证技术的可靠性、稳定性和经济性,仍然需要极高的投资。

  • 原文来源:https://www.in-en.com/article/html/energy-2326179.shtml
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  • 《新加坡大力转向氢能发电》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-04-20
    • 据《日本经济新闻》近日报道,新加坡发布了到2050年使氢能占发电燃料一半的战略,相关企业纷纷加快开发速度。新加坡90%的天然气供应依靠进口,新加坡政府着眼于摆脱对天然气的依赖和脱碳化,将支持氢能发电站和供给链的实际应用。新加坡政府呼吁采用当地吉宝公司和三菱重工等海外企业的技术。这也将对高度依赖煤炭的周边国家能源政策产生影响。 新加坡副总理兼财政部长黄循财在新加坡国际能源周活动中说:“氢能有可能成为下一个开拓领域。” 氢在燃烧时不会释放二氧化碳。利用可再生能源分解水的“绿氢”,在生产时的二氧化碳排放量也可以视为零。与天然气和煤炭一样,燃烧能源可以带动涡轮发电,但是氢意外引燃的风险很高,很难处理。大规模的发电用涡轮机尚在开发当中,最佳的运输方法也没有确立。 新加坡的目标是在2050年之前实现碳中和(温室气体净零排放)。黄循财在2022年10月举行的上述能源周活动上,宣布启动把氢能作为主要发电燃料的《新加坡国家氢能战略》。随着技术革新的进步,预计到2050年氢能或将满足该国一半的电力需求。 随后,新加坡能源市场监管部门于2023年1月着手制定相关规定。关于新建和改建的燃气火力发电站,向业界提出了必须安装掺入氢燃料至30%比例以上设备的方案,并开始听取意见。还提出了将来全面改用氢燃料的方案。 另外,为了建立安全性强、成本效率高的氢燃料供应链,政府将从以下三个方面对企业进行支持:开发氢能发电站;完善全球性供应链;研究开发。 在企业方面,发挥旗舰作用的是新加坡的政府系大企业,以及在氢能技术方面领先的日本企业。 吉宝公司与日本三菱重工和IHI株式会社合作,决定在裕廊岛建设新加坡第一个可使用氢燃料的发电厂,总工程费大致为5.7亿美元。其发电能力为60万千瓦,相当于一座小型核电站。各方将力争在2026年上半年启动这一发电厂,初期将以天然气为主要燃料,之后逐渐增加氢燃料的混合量。 当地政府系的胜科工业有限公司将与IHI一道建立由绿氢生产的氨燃料供应链,已就氨燃料发电等的商业化调查达成协议。 胜科公司还考虑利用日本千代田化工建设公司的氢燃料储藏和运输技术,每年从澳大利亚和中东进口6万吨氢燃料到裕廊岛的设施。这一运输规模有望成为亚洲之最。 吉宝、胜科此前的主力业务是石油钻井机建造,现在各自正把重心转移到再生能源等环保事业上。强化氢能业务也是这一业务重组的一部分。吉宝计划到2030年将太阳能、风力、水力等再生能源发电能力从2022年的260万千瓦提高到700万千瓦。氢能发电如果步入正轨,还可以加快脱碳进程。 新加坡向氢能转型的原因,是其对天然气的过度依赖。由于大部分天然气依靠进口,这种依赖不仅成为脱碳的绊脚石,对能源安全而言风险也很大。最近受到市场行情变化的直接影响,新加坡家用电费在2021年年初以来的一年半时间里上涨了45%。 为了振兴可再生能源,新加坡在狭小国土的各个角落安装了太阳能发电板,但其进一步扩展的空间已然很小。虽然2022年已开始进口可再生能源电力,但目前在该领域积极出口的国家寥寥无几。 于是,新加坡注意到了氢能源。新加坡将利用小国的灵活性,完善氢能的运输、储存和发电基础设施。新加坡希望作为相关产业的“秀场”,吸引有实力的企业以及资金的目的可见一斑。