多能互补制氢这么火!上点干货,了解一下

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有效利用氢能是目前解决能源短缺及污染严重问题的有效手段,可再生能源制氢技术是氢能得到应用和发展的基石(www.chuqiang.net)。

目前全球能源处于转型过程,氢能作为二次能源,拥有来源多样、方便存储和运输、应用广泛等优势,因此氢能可以推动现有能源系统向更新型、更优化的方向发展,可再生能源和二次新能源,如氢能/电能的相互结合利用将会成为未来能源发展的趋势。

氢气作为清洁低碳的新能源,能够帮助难以脱碳行业实现碳减排的目标;氢能以较低的成本丰富了可再生能源的存储方式,可以帮助可再生能源调节能量波动,促进能源结构多元化并保障能源供应安全。

绿色氢发动机剪影Silhouette of green hydrogen engine

有效利用氢能是目前解决能源短缺及污染严重问题的有效手段,可再生能源制氢技术是氢能得到应用和发展的基石。利用可再生能源替代化石燃料的制氢,将是清洁、高效制氢的未来发展趋势。

从可再生能源中获得氢能,一方面解决了可再生能源的能量密度低、稳定性差等不可靠因素,另一方面解决了并网的不安全性及传统蓄电池储能不能长期储存的缺点,对于减少可再生能源的不必要浪费及就地消纳具有重要意义。

可再生能源制氢技术是将可再生能源通过风机、太阳能电池、水泵等发电机组转换成电能,电能通过电解水制氢设备转换成氢气,将氢气输送至氢气应用终端或经燃料电池并入电网中,完成从可再生能源到氢能的转换。

根据电能来源的不同,可将可再生能源制氢技术分为并网型制氢和离网型制氢两种。并网型制氢是将发电机组接入电网,从电网取电的制氢方式,比如从风光耦合系统电网侧取电,进行电解水制氢,主要应用于大规模风光耦合系统的消纳和储能。离网型制氢是将发电机组所产生的电能,不经过电网直接提供给电解水制氢设备进行制氢,主要应用于分布式制氢或局部燃料电池发电供能。

基于风电场、光伏站、水电站等现有结构,结合制氢技术的优势,建立可再生能源多能互补制氢系统拓扑结构,如图1所示,整个制氢系统包括可再生能源发电机组、电解水制氢系统、储氢系统、输运系统、燃料电池、电网等。

图1 制氢系统拓扑结构

可再生能源制氢技术主要包含电-氢转换和氢气储运两大关键技术。图2为电-氢转换示意图,左侧电解水装置消耗电能产生氢气,实现电能向氢能的转换,右侧燃料电池或热电联产机组利用氢气产生电能,实现氢能向电能的转换。

制氢技术的制约因素在于降低成本、提高能效、大规模生产系统搭建等方面;储氢技术目前主要有气态储氢、液态储氢和固态储氢等,储氢技术优缺点对比见表1。运氢技术主要有长管拖车运输、液氢槽车运输、管道运输等,运氢技术优缺点对比见表2。储运方式都存在较明显的优缺点,因此储运技术也是制约氢能大规模发展的因素。

图2 电-氢转换示意图

表1 储氢技术优缺点对比

表2 运氢技术优缺点对比

本文摘编自2021年第3期《电工技术学报》,论文标题为“可再生能源多能互补制-储-运氢关键技术综述”,作者为李争、张蕊 等。

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