维科网古锐峰:光伏配氢储,解决能源接入电网的消纳问题
11月17日,由中国高科技行业门户OFweek维科网主办,维科网储能承办的“OFweek 2022储能技术与应用高峰论坛暨储能行业年度颁奖典礼”在深圳成功举办。
此次高峰论坛线上超万名观众+线下500多位嘉宾齐聚一堂,充分探讨了储能行业的发展现状和未来发展趋势。
维科网产业研究中心储能行业研究员古锐锋带来了《光伏制氢的储能方案》的主题演讲。
维科网产业研究中心储能行业研究员 古锐峰(图)
古锐峰介绍,根据2018年全球碳排放结构,碳排放主要来自电力(41.71%)、交通(24.64%)和工业(18.37%)三大行业,合计碳排放28.39Gt,占比85%。其中,电力行业占比最高,是碳减排的关键行业。
在可再生能源中,光伏资源禀赋优异、近年来其成本的快速下降带来全球平价,未来有望成长为主力能源,助力全球“碳中和”目标的实现。
由于光伏发电具有随机性、间隙性、能量密度低等特点,并且电力具有供需实时平衡以及难以大规模存储的特征,大规模的光伏装机并网将会加剧电力系统供需两侧的双重波动性和不确定性,系统调峰难度大,并带来了弃风、弃光等一系列问题,而储能可以平抑光伏发电的不稳定性,实现电力供需的动态平衡,因此储能的配置在未来的绿电能源体系中是不可或缺的。
具体来看,储能在新型电力系统中的核心作用体现在三方面:提供电力系统稳定性、峰值容量充足性、爬坡灵活性。
古锐峰指出,目前,国内外开展了多重储能技术的研究和探索。相比于物理储能、电化学储能等技术,基于化学储能中的电解水制氢的氢储能技术,把电转化为氢进行能量储存,具有占地空间小(MV级制氢设备占地<100m2)、储存能量高(可达上百GWh)等特点。
氢储能的基本原理是将水电解得到氢气并储存起来,当需要电能时将储存的氢气通过燃料电池或其他方式转换为电能输送上网。电解水制氢需要大量电能,成本高于传统制氢方式,但可再利用光伏、风电产生的富余电能制氢可以有效的解决电解水制氢的成本问题,并解决风光电的消纳难题。
从技术类型来看,目前主流的电解水制氢的电解槽主要有3类:碱性、固体聚合物和固体氧化物电解槽。
在三类电解水技术中,碱性电解水技术是发展时间最长、技术最为成熟的电解水制氢技术,具有操作简单、成本低的优点,缺点是电解效率低,频繁启停或功率变化对设备寿命影响大,同时碱液存在一定的腐蚀性。
固体聚合物电解的效率更高、工作模式更加灵活、设备结构更紧凑、耐压差强度更高,可以结合可再生能源发电,其正在迅速兴起并用于商业用途,但是电极材料通常用贵重的Pt合金,设备造价高,近年来虽投资成本已大幅下降,但仍高于碱性电解装置。
固体氧化物电解装置技术有望进一步提高电解水制氢效率,但是技术成熟度较差、投资成本高,目前仅在实验室和通过小型示范规模发展。
随着可再生能源技术的大规模应用,基于电解水制氢的氢储能技术可以与集中式光伏电站配合使用,减弱可再生能源波动性对电网的冲击,以维持电力系统稳定性,也可与分布式光伏电站结合,以解决分布式能源接入配电网的消纳问题。
在全球范围内,日本、欧洲的电解水制氢技术储备充足,装备制造能力强,成功将电解水制氢技术应用于储能发电领域,已建成或规划多个配合新能源接入的氢储能示范项目。
与日本、法国、荷兰、英国相比,可再生能源电解水制氢技术在我国的商业化推广虽起步较晚,但发展较快。据不完全统计,上市公司有隆基绿能、阳光电源、亿利洁能、金开新能、晶科能源等公司布局了光伏制氢技术。
古锐峰指出,未来氢储能有三大发展趋势:(1)电解水制氢技术的高效化;(2)氢能储运降本提效;(3)氢能应用领域拓宽。
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