隨著燃料電池技術的迅速發(fā)展,氫的應用場景越來越廣泛,氫能將成為21世紀除了電能以外最重要的二次能源。
氫既可以通過燃料電池發(fā)電,用于交通設施,如船舶、軌道車輛、重載卡車、公共交通等移動場所,又可以作為最清潔的燃料使用。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)能夠用于固定的大規(guī)模發(fā)電廠嗎?
關于這個命題,很多人認為沒有經濟性:
用太陽能、風力發(fā)電電解水產生氫氣,效率約70%,再利用燃料電池發(fā)成電,效率約50%,也就是說從電到氫、氫再到電的轉換效率僅35%。因此,大多數專家并不認同氫能發(fā)電的經濟性。
然而,事實并非如此!
氫能發(fā)電系統(tǒng)有著廣泛的應用前景。由于氫氣可以壓縮或液化儲存,因此氫能發(fā)電有著非常卓越的季節(jié)能效比。在枯水期、無風季節(jié)利用儲存的氫氣發(fā)電,也可與電化學儲能形成互補,為電力系統(tǒng)減排做出決定性貢獻。氫能發(fā)電站除了提供電力以外,還可以向工業(yè)及居民用戶供熱,熱電聯供效率可以達到85%以上。
氫能發(fā)電的氫氣來源于化石能源或可再生能源電解水,化石能源制氫雖然具有成本優(yōu)勢,但制備過程將產生大量的溫室氣體;可再生能源電解水制氫雖然耗電量大,但無污染、零排放,因此前途無量。
由于光伏發(fā)電成本逐年降低,未來中午時段太陽能發(fā)電將非常廉價,甚至接近零成本,屆時電解氫的成本將下降到5元/kg。如果將中午制備的綠氫利用燃料電池并網發(fā)電,其發(fā)電成本可降至約0.5元/kWh,由于沒有任何污染和排放,氫能發(fā)電站將比天然氣發(fā)電、燃煤發(fā)電更有競爭力。即使使用部分來源于化石能源的尾氫,氫能發(fā)電也可以中和部分碳排放,降低碳污染。
鋰電池儲能系統(tǒng)無論是功率還是能量的擴容都非常不方便、不經濟,而氫氣存儲的時長僅取決于容器的數量,這意味著發(fā)電機組可以將功率和發(fā)電持續(xù)時間完全解耦,實現氫能大規(guī)模存儲。在風光水資源比較差的季節(jié),或在連續(xù)陰雨的夜晚,氫能發(fā)電將彌補太陽能、風能、化學儲能的短板,提供穩(wěn)定、持續(xù)、可控的電力。
值得欣慰的是,韓國今年有一座50MW的氫能發(fā)電站已并網運行,陽光電源公司也將有一座500kW的氫能發(fā)電站并網運行。相信氫能發(fā)電站最終可替代燃煤、燃氣發(fā)電,成為21世紀最清潔穩(wěn)定的發(fā)電站。
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