可再生能源制氢还有很长的路要走
发布者:admin | 来源:国际能源网 | 0评论 | 960查看 | 2020-10-28 12:41:49    

近日,澳洲将建成全球最大的发电站,规模甚至超过中国三峡!该绿色能源方案预计耗资360亿美元,金额之高打破可再生能源纪录。澳洲政府将在本月23日给予该方案“重大项目”地位,准备用太阳能和风力发电创造绿色氢能,让澳洲从煤炭出口大国,转型为绿色氢能出口大国。


被称为“未来能源”和“终极能源”的氢能已经成为近两年的一个热门话题,在各个国家都成为了重点发展产业,在国际上,美国、欧盟、日本都出台了相应的氢能战略规划,日本甚至提出了“氢能社会”的宏大构想;在国内,中国石油、中国石化、国家能源集团、国家电投等能源央企纷纷入局氢能产业链,多个地方政府出台了氢能发展方案和扶持政策。


01、制氢最优方案是什么


氢是一种清洁高效的二次能源,无法直接从自然界中获取,必须通过制备得到。氢能产业链包括制氢、储氢、运氢、用氢几个环节。目前制氢路线中,有两种主要制氢方式,一种是化石能源(煤和天然气)制氢,一种是电解水制氢。在化石能源制氢中,煤制氢目前应用占比超过其他制氢方式,在当前我国煤化工行业较为成熟的背景下,煤制氢产量大且分布范围广。不过,煤制氢过程会排放大量的二氧化碳,需要碳捕集、封存和利用技术设备加以控制。而电解水制氢过程不存在碳排放,工艺简单,但成本较高。


从环保角度来说,电解水制氢更适用于长期发展。但不论是化石燃料制氢、工业副产氢还是传统电解水制氢,都存在生产过程中的碳排放问题,因此不论是国内还是国外,目前电解水占所有制氢方式的比重仅为3%-5%左右。尽管如此,在一些专家学者和业内人士眼中电解水制氢事未来最重要的制氢途径,特别是利用可再生能源电力制氢。


所以,在碳捕集与封存装置(CCS)不具备大规模推广可能性的前提下,利用可再生能源发电制氢是唯一能实现全周期零碳排放的制氢方式。


可再生能源制氢存在现实的可能性。一方面随着可再生能源大规模应用,相应的电价已经显著降低,部分地区的可再生能源上网电价低于火电价格;另一方面可再生能源制氢有利于清洁能源消纳,将弃风、弃光、弃水的电力制氢可以让制氢的电力成本做到最低,同时将氢能存储,可解决电力供需的大规模季节性不平衡问题,助力高比例可再生能源电力系统的调峰问题。


02、可再生能源制氢还有很长的路要走


日前,彭博新能源财经(BNEF)发布《可再生能源制氢经济性》,认为在未来十年里,利用可再生能源制氢成本有望大幅下降;到2050年可再生能源制氢成本预计将低于目前化石能源制氢成本,为大规模推行氢能利用带来方便。


虽然,可再生能源制氢成本有望大幅下降,但目前要实现大规模发展,还有诸多问题需要解决:


一是近年来我国弃风、弃光现象已经得到明显好转,容易出现电解设备利用率低、无法收回投资的情况。近年来,国家出台了多项措施促进清洁能源消纳,并明确表态到2020年基本解决弃风、弃光、弃水问题。2019年我国弃风率4%,弃光率2%,连续几年实现双降。弃风、弃光制氢理论上既是一种有效的电力调峰手段,又能降低制氢成本,但由于弃风、弃光的尖峰特性,将导致制氢设备利用小时数低,分摊到每公斤氢的投资相关成本过高。


二是现阶段电解水制氢的成本仍然高企,即使随着风电、光伏的技术进步和规模效应降低到发电端“一毛钱一度电”,但加上输配电价、政府性基金及附加、辅助服务成本之后,终端电价相比其他制氢方式仍不具备成本优势。且在降电价过程中,过低的上网电价、输配电价会对发电企业和电网企业收益造成明显损害,难以实现合作。


三是制氢还需要配套的氢气储运和下游产业需求,否则产生的氢气无法最终转化为经济效益。即使制氢成本能够大幅降低,在经过储存、运输多个环节层层叠加后终端氢气销售价格依然较高,只有当氢气大规模储存、运输等技术瓶颈得到解决,且下游需求如氢燃料电池得以激发的情况下,大规模制氢才可以实现商业模式上的闭环。


四是从储能的角度出发,储氢的效率、成本等各方面均无法与其他常规储能方式相竞争。“可再生能源制氢-氢气储存-燃料电池发电”听起来是零碳利用的完美途径,但电-氢-电两次能源转化综合效率只有30%-40%。对比现在技术路线较为成熟的电化学储能效率80%-90%,抽水蓄能效率75%,即使储氢具有存储规模大、不受地理环境制约的优点,其成本、效率、响应速度和安全性都是制约发展的硬伤。


我国要想实现“2060年碳中和”任务,大力发展氢能产业是优选路线,国际能源网/氢能汇记者认为,如果我国政府能够在氢能价值链上投入全部的制造和政策力量,中国就将成为一个真正的游戏规则改变者,并对整个世界产生连锁效应。国外已经在氢能产业布局发力,中国需要紧随其后,探索规模化制氢、储氢、用氢的产业化发展的方向,为保证我国能源安全、早日实现碳中和目标而不断努力。

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