《碳中和下可再生能源制氢大有可为》

  • 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:2021-03-24
  • 自2020年9月我国提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标以来,储能、氢能受到广泛重视。中国科学院大连化学物理研究所俞红梅提出,可再生能源制氢技术未来可以用到发电储能,可以替代天然气、石油,为碳中和做出贡献。目前可再生能源制氢技术应用效果、制氢成本是业内关注焦点。

    3月19日,北极星储能网受阳光电源邀请走进了企业产业园区并实地参观可再生能源制氢示范站,实地了解阳光电源在储能及制氢领域的战略布局和技术应用。

    储能未来市场增速与市场容量值得期待

    阳光电源以逆变器起家、深耕新能源领域多年,业务布局覆盖光伏、储能、风电及氢能,形成了能源装备生产与电站开发设计两大板块。

    据阳光电源负责人介绍,2015年阳光电源和三星SDI成立合资公司,同年开始部署储能业务。目前阳光电源的锂电池产品主要有三元锂电池和磷酸铁锂电池,合计年产能达到5GWh,其中三元锂电池产品具有大功率充放电、高能量密度等特点,主要面向海外市场,磷酸铁锂电池产品最大优势是长寿命,循环次数可达8000次以上。

    储能系统集成方面,阳光电源可以提供涵盖发电侧到电网侧、用户侧全场景的储能系统解决方案,系统集成能力达到年产6GWh,2020年阳光电源储能全球出货量已达到800MWh。

    阳光电源董事会秘书解小勇先生认为,储能的市场空间未来会比光伏更大,储能未来整个市场增速及未来的市场容量,都很值得期待:“阳光电源在这个(储能)层面上布局的很早,目前我们处在行业领先位置。这也会为阳光电源未来业务增长、利润增长,带来很大的贡献。”

    具备制氢全套解决方案供货能力

    目前电化学储能主要解决短时间段的电力负荷峰谷挪移,而氢能因具有能量密度大的天然优势,未来在季节性的长时间储能领域或将具有广阔发展前景。北极星储能网获悉,目前国内外传统电解水制氢大都是从电网取电,据测算其用电成本占制氢成本的70~80%,成为影响制氢成本的最大因素,也是阳光电源研究制氢技术的契机所在。

    在阳光电源氢能事业部氢能系统研发中心经理江才带领下,我们参观了位于产业园区内的光伏变功率制氢示范站。该制氢示范站整体占地面积约2000平方米,于2020年1月开始设计建造、2020年6月投运,截至目前已进行了大量数据验证实验和测试。

    项目光伏装机容量647.28kW,采用2088块310Wp组件、国内主流的1500V光伏系统。核心制氢部分采用集装箱布置,通过DC/DC电源将100Nm3的碱水制氢装置与光伏系统连接,在转换电压等级的同时,还能在光伏功率波动下最大限度提升系统转换效率,提升系统制氢能力。

    该项目的一大特点是配置了274kWh储能系统,组成了光储网多模式混合制氢系统。其中储能系统可以将早上和傍晚功率比较低的光伏发电量收集起来到中午集中释放,也可以在中午阳光条件好、647kW光伏板满功率运行时,将高于电解槽额定功率的多余能量储存在储能系统中,待制氢功率不满时再进行释放,进一步提升转换效率。

    根据半年多的测试经验及测算,在此套制氢系统中,2kg的原料水经过净化处理、大约用4.9~5.1kWh的电可生产1m3的氢气,氢气纯度可达99.999%,并以气态形式储存在10m3、2兆帕的储氢罐中。此外项目配置一套50kW燃料电池发电系统,每立方米的氢气可产生1.2~1.3kWh电能,转换效率为45%左右,和国际上燃料电池转换效率相当。

    据江才说,当前业内做的比较好的氢气售价约45~50元/kg,其成本分散在制氢和储运、加氢等各个环节当中,其中制氢阶段成本占约30~50%。而如果采用加氢站附近或站内制氢的模式,则储运环节成本大幅降低,阳光电源目前正在规划为某加氢站提供1000标方的制氢设备。

    阳光电源自2016年开始从事氢能方面技术研究工作,目前可以对外可以提供可再生能源制氢整套系统解决方案和关键设备的供应(包含制氢电源、电解槽、辅助系统、能量管理系统等)。

    在碳达峰碳中和宏伟目标下,新能源发电装机将持续大幅增长,未来将对电力系统构成较大挑战,储能、氢能将成为助力新能源持续发展的新动力。中国工程院士衣宝廉提出,氢能、发展可再生能源制氢有利于解决碳排放问题,有利于解决环境问题,也有利于解决我国能源安全问题,“要实现碳中和,就一定要发展氢能、发展可再生能源制氢。”

    据国际可再生能源署预测,2030年可再生能源制氢技术将再翻一番达到100GW。在低碳转型的能源发展浪潮下,阳光电源的可再生能源制氢业务将大有可为!

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/
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    • 随着全球能源结构的变化,可再生能源替代传统化石能源是能源发展的必然趋势,习近平总书记在2020年9月22日召开的联合国大会上讲到:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和。”,总书记的讲话无疑对中国未来能源发展之路指明了方向,也为中国可再生能源的发展打了一只“强心剂”。 可再生能源在我国发展已历经多年,我国可再生能源资源丰富,但多数都集中在西北、东北等经济发展程度较低的地区,当地很难将大量可再生能源发出的电能进行本地消纳,弃风弃光现象严重,为了最大程度提高可再生能源的利用率,我国积极探索氢能的开发利用。 氢能源的应用和发展现状 01氢在工业上的应用 氢能具有热值高、能量密度大、可储存、可再生、零污染等优势。氢气在工业中用途广泛,可利用氢气从金属氧化合物中夺取氧元素,在冶金工业冶炼金属。例如,金属钨、钼等在民用工业和军事工业上都应用广泛,且具有重要地位,其冶炼就是利用氢气炼制出来的。 用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下: 3H2+ WO3=加热△=3H2O + W 类似的道理,光伏发电组件中的半导体材料——高纯硅,就是通过氢气来制造获得的。 氢气也是重要的化工原料。可以用氢气来制造氨(NH3),并制造化肥。也可以用氢气制造盐酸,把液态植物油制成人造黄油等。 02氢燃料电池的发展 2013年至2019年底,全球氢燃料电池汽车共计销售19500辆,2019年全球氢燃料电池汽车保有量为10409辆;截至2019年底,中国氢燃料汽车共计生产7000余辆,2020年销售约1300辆,主要以公交车、物流车为主。到2019年底,全球已建成458座加氢站,在建和拟建255座加氢站;其中,中国已建成88座加氢站,占全球已建成加氢站的19.2%;在建和拟建149座,占全球在建和拟建加氢站的58.4%,数量居世界第一,发展速度迅猛。 从我国在建和拟建的加氢站数量可以看出,我国氢燃料能源的发展速度非常迅猛,主要原因:一是国家政策的大力推动,二是氢能做为一种零污染清洁高效的能源,符合我国和全球能源与环境发展的要求,三是发展可再生能源制氢,可解决我国大量可再生能源因接入难而产生的弃风弃光现象。 02我国氢能开发的政策环境 我国正加快氢能开发的速度,国家氢能标准委会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》中提到,到2030年我国将建成加氢站1000座,氢燃料电池车达到100万辆。 目前,我国近30多个省市出台了氢能发展规划,如:《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》, 《成都市氢能产业发展规划(2019-2023年)》,《广州市氢能产业发展规划(2019-2030年)》、《佛山市南海区氢能产业发展规划(2020-2035年)》等,未来中国将围绕氢能产业,构建成更加完备的制氢、输氢、用氢的产业链,将产生更多的“氢能城市”,对解决我国可再生能源的弃风弃光问题发挥重要作用。 03可再生能源制氢存在的问题 目前,制氢的主要方法有石化燃料制氢、电解水制氢和化工副产氢,此外,生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究阶段,暂不具备工业化应用水平。从制氢的主要手段来看,可再生能源制氢只能选择电解水制氢,化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。 比较成熟的电解水制氢主要有两种: 一是碱性水电解制氢,二是纯水电解制氢。碱性电解水制氢技术相对比较成熟,可以大规模应用,工艺比较简单,成本较低。纯水电解制氢比碱性制氢有更高的电流密度,结构更紧凑,更加安全可靠,更适用于小规模的制氢场合。 可再生能源发电具有不确定性,其特点是间歇性、波动性和随机性,很难为负载提供一个持续稳定的电力供应。可再生能源制氢主要需解决几方面的问题: 一是根据可再生能源发电的特点,整个制氢系统需要有一个比较宽的功率调整范围; 二是从电力上来讲,需要将电力系统的波动降到最小,以适应制氢系统的需要; 三是制氢设备需要能够适应宽功率波动的高效低成本的制氢系统,才能有可能实现大规模的制氢。 04结语 通过对氢能的利用和现状分析,可以看出氢能有着十分广阔的市场前景,目前我国拥有良好的氢能产业政策环境,各大能源企业都纷纷布局氢能产业,希望在氢能领域有所斩获,开拓新的能源发展之路。
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
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    • 传统的石油化工行业不仅能生产绿色能源,也可消纳绿色能源,具备发展新能源的条件。目前,不少石油化工企业已开始在此领域实践。但因成本、规模等因素限制,石油化工企业发展新能源动力不足,需要更多支持政策。 今年两会期间,全国政协委员、中国石化北京化工研究院首席专家张明森围绕“发挥传统能源化工企业在新能源发展和‘双碳’中的作用”提出了建议。他指出,传统能源化工企业具备很好的生产绿色能源的基础,同时又可大量接纳绿电、绿氢、地热等绿色能源,应研究制定相应政策,支持相关企业在低碳能源生产和消纳中发挥应有的重要作用。 多位业内人士对记者表示,传统石油化工行业与新能源产业有着天然的结合点,若能充分挖掘利用,未来对于传统能源企业转型乃至助力碳达峰碳中和目标的实现,均具有重要意义。 与新能源有天然结合点 张明森表示,传统能源化工企业由于体量大、发展历史长、中间变化过程多等特点,往往积累了相当体量的可利用土地、建筑屋顶、废旧厂房、废旧装置等资源,为绿色能源的生产提供了很好的基础。张明森指出,以中国石化为例,其旗下适宜于建设新能源项目的低效利用土地、各种建筑屋顶、废旧装置顶面等面积多达10万亩以上。此外,一些装置、油田和企业,比如塔里木油田等,位于偏远甚至沙漠地区,周边可用的沙漠或荒原面积丰富。 具备优良的生产绿色能源基础的同时,传统石油化工企业也能大量消纳绿色能源。 “传统的石油化工企业从勘探开发到工程技术服务再到炼油化工,这些过程中都要消耗大量电力。比如油田和炼厂这些地方的自备电厂,一般都是用化石能源发电,若能与光伏或风电结合,接入绿电,能大大降低碳排放。”中国石油大学(北京)经济管理学院教授孙仁金表示。 下游炼油化工领域同样与绿色能源有很好的结合点。“一是炼油化工生产过程中需要一种比较关键的原料——氢气,可以通过发展新能源产业为化工生产过程提供绿氢,这样就可以降低在原料端对化石能源的消耗和二氧化碳排放;二是炼油化工生产过程中还会消耗大量能源,用以提供动力和热源。如果能够大规模发展新能源产业,就可以置换出这部分化石能源,让炼油化工在生产过程中尽可能使用可再生能源产生的热和电。”石油和化学工业规划院院长助理王钰说。 践行者众多 事实上,一些传统石油化工企业已开始探索利用自身优势,布局新能源产业。 去年底,中国石油首个集中式光伏电站——玉门油田200兆瓦光伏示范项目正式并网发电,树立了中国石油老油田清洁转型的示范标杆。 据了解,玉门油田利用酒泉地区丰富的风光资源,优化风光电开发布局,打造中国石油西部新能源示范基地。2020年11月,该油田第一座太阳能综合利用试点示范项目——老君庙采油厂太阳能综合利用试点示范项目建成投运。该项目总装机容量为887千瓦,年发电总量达155万千瓦时,可减少碳排放1545吨,节约标煤626.2吨。这是玉门油田向新能源业务发展迈出的第一步,为后期光伏项目建设积累了宝贵经验。 去年5月,由中国石化西北油田自主研发的首座移动式光伏发电站正式投运。该站年发电量可达11.68万千瓦时,年碳减排量预计90.7吨。西北油田前线地处塔克拉玛干沙漠,太阳能资源丰富,且地域辽阔,光伏发电具有得天独厚的优势。 另外,目前传统的加油站行业也正在运用光伏电站提升自身效率,中国石油、中国石化等大型石油公司都已经参与其中。例如,于2020年8月投产的中国石化海口龙桥高级旅游服务区加油站光伏项目,利用加油站闲置屋顶资源生产绿色电力,在加油站罩棚与配电室屋顶安装了257.92千瓦的光伏电站,不仅能全部满足加油站的用电需求,多余电量还能供给服务区其他业态。一年可节约标准煤222.84吨,减排二氧化碳579.38吨。 “目前一些传统石油化工企业都在进行相关布局,但规模并不大,不过可为今后大规模应用提供经验和参考。”孙仁金表示。 规模化发展需政策支持 多位专家指出,与新能源结合是传统石油化工行业绿色转型的必由路径,但目前看来,由于诸多条件限制,需要多方面支持。 “传统石油化工企业现在都在布局新能源,但往往因为成本、规模等限制,企业自身的动力并不足。”孙仁金说。 “从技术层面和实施环节来看,传统石油化工行业与新能源结合的难度不大,现在主要面临经济性问题。”王钰坦言,“比如,用可再生能源发电制出来的氢,价格可能是用化石能源制出来的3—5倍,用作化工原料太贵了,需要克服成本高的问题。目前仅可以小规模地试点、探索,但长远看肯定是传统石油化工行业绿色发展的大方向。” 张明森建议,有关部门要高度重视这些传统大型能源化工企业在降碳减排中的作用,主动与企业对接,了解企业在“双碳”发展中的计划、规划,以及在发展过程中遇到的各种困难瓶颈,研究制定相应的政策,支持这些企业实现低碳能源生产和消纳,发挥应有的重要作用。 “建议相关部门制定和完善相关政策,将相关能源化工类企业利用自有工矿区、闲置场地、建筑屋顶等建设光伏发电项目纳入‘整县屋顶分布式光伏’的政策范畴,同等程度推进实施,并享受同等优惠政策。对于企业利用附近沙漠、荒原、山地等发展的风电、光伏等绿色能源项目,在投资、税收、自建电网等方面给予一揽子政策支持。”张明森指出。