從技術(shù)上看，直接利用風(fēng)能進(jìn)行電解水制氫，制氫設(shè)備需要克服風(fēng)能波動性帶來的問題。從經(jīng)濟(jì)性上看，風(fēng)電制氫成本目前維持在20-30元/千克，而煤制氫成本能夠控制在12元/千克的水平。即使是用棄掉的風(fēng)電制氫也存在較高成本，如何界定“棄風(fēng)”成本仍需探究。
近日，吉林白城市與國家電投吉林電力股份有限公司簽定風(fēng)能制氫一體化項目協(xié)議，計劃利用風(fēng)電進(jìn)行電解水制氫，打造零排放的“綠色氫氣”產(chǎn)業(yè)鏈。這是繼河北沽源風(fēng)電制氫綜合利用示范項目落地后，我國又一風(fēng)電資源富集地走上風(fēng)電制氫之路。站在氫能的風(fēng)口，風(fēng)電制氫到底有沒有前景？
“棄風(fēng)”制氫可持續(xù)嗎
我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”地區(qū)、東南沿海等，但多年來，受到電力消納能力的限制，我國目前仍存在一定的“棄風(fēng)”現(xiàn)象。然而隨著國家大力推廣氫能，風(fēng)電資源豐富卻發(fā)電受限的地區(qū)看到了契機。
以“棄風(fēng)”制氫，對地方政府而言，不僅解決了本地風(fēng)電消納難題，突破了外送電力的限制，更可能為地方帶來千億元級的“氫能經(jīng)濟(jì)”。看起來一舉多得，現(xiàn)實果真如此嗎？有業(yè)內(nèi)人士指出，棄掉的風(fēng)電也存在成本，如何界定“棄風(fēng)”成本仍需探究。
“使用棄風(fēng)電量制氫是一個偽命題，其邏輯錯誤在于將‘棄風(fēng)限電’視為一種正常普遍情況。然而，依據(jù)《可再生能源法》等法律法規(guī)的規(guī)定，對于風(fēng)電等可再生能源電力，應(yīng)該實施全額保障性收購政策。”中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖認(rèn)為，“現(xiàn)在所謂的用‘棄風(fēng)電’采暖也好，制氫也罷，本質(zhì)上應(yīng)該是一種消納低谷電量的方式，但低谷電量不能等同于棄風(fēng)電量。”
北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利表示：“棄風(fēng)制氫并不是一種可持續(xù)的模式。‘棄風(fēng)制氫’的概念已問世多年，但到目前為止，仍沒有適合推廣的模式。由于風(fēng)力發(fā)電本身具有波動性，而‘棄風(fēng)’更是具有隨機性，在無法并入電網(wǎng)的情況下，直接利用不穩(wěn)定發(fā)電來源對制氫設(shè)備壽命、可靠性將造成負(fù)面影響且經(jīng)濟(jì)性有待商榷。”
風(fēng)電制氫仍面臨高成本制約
記者進(jìn)一步了解到，風(fēng)電制氫作為一種低碳綠色的制氫方法，早在100多年前就已問世。發(fā)展至今日，全球范圍內(nèi)常見的風(fēng)電制氫系統(tǒng)主要構(gòu)成包括風(fēng)力發(fā)電機組、電解槽、氫氣儲藏系統(tǒng)、電網(wǎng)等。資料顯示，我國的風(fēng)電制氫項目通常采用的有兩種模式。一種則是首先利用風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)，按照總量在制氫的用電端通過電網(wǎng)供電實現(xiàn)制氫。這樣一來，電網(wǎng)解決了風(fēng)電本身的波動性問題，制氫設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運行，但仍需依賴當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，相關(guān)費用也將折算入風(fēng)電制氫的成本中。另一種則是利用風(fēng)電直接連接設(shè)備進(jìn)行制氫，但風(fēng)電的波動性將對設(shè)備壽命造成不利影響。
有專家指出，隨著國家電力系統(tǒng)發(fā)展，未來我國電力市場將實現(xiàn)供需平衡，按照風(fēng)電足額上網(wǎng)、以正常的電力價格進(jìn)行制氫成本核算，才是衡量風(fēng)電制氫是否具有經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。
何廣利指出，以上述兩種方式進(jìn)行風(fēng)電制氫，氫制備成本目前均維持在20-30元/千克左右，而煤制氫成本則能夠控制在12元/千克的水平，從經(jīng)濟(jì)性上來看，風(fēng)電制氫仍不具備優(yōu)勢。
秦海巖認(rèn)為，氫能作為二次能源，它的獲取離不開一次能源，無論是可再生能源，還是化石能源，在技術(shù)上都能夠用于制氫。因此，氫能是不是清潔能源，不能只考慮在使用中氫能是零排放，更要考慮制氫的過程中，是不是清潔，是不是低碳。
也有業(yè)內(nèi)人士向記者表示，煤制氫技術(shù)路線生產(chǎn)的氫氣并非“綠色氫氣”，生態(tài)環(huán)境成本沒有計算其中。對比煤制氫和風(fēng)電制氫的成本并不能僅僅著眼于生產(chǎn)制造成本。
大規(guī)模推廣仍待時日
盡管全國多地都有“綠色制氫”示范項目的建設(shè)計劃，業(yè)內(nèi)專家指出，對風(fēng)電制氫來說，找到合適的發(fā)展模式并進(jìn)行大規(guī)模推廣，仍需時日。
從技術(shù)層面來說，何廣利告訴記者，直接利用風(fēng)能進(jìn)行電解水制氫，制氫設(shè)備仍需要克服風(fēng)能波動性帶來的問題。“就目前技術(shù)水平來看，直接利用風(fēng)電進(jìn)行電解水，針對風(fēng)電的波動性，控制設(shè)備的響應(yīng)時間是需要突破的技術(shù)難點。根據(jù)日本研究報告，波動性和頻繁啟停對堿性電解水壽命有很大影響，但國內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)較少，風(fēng)電波動對電解水設(shè)備造成的影響仍有待深入研究。”何廣利說。
同時，何廣利指出，就目前情況來看，堿性電解水制氫這一技術(shù)已經(jīng)走向成熟，但這一成熟技術(shù)仍需要在穩(wěn)定工況下進(jìn)行。“將不穩(wěn)定發(fā)電的風(fēng)電轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)供電，不論是并入電網(wǎng)或是加上區(qū)域儲能系統(tǒng)，都將帶來額外的經(jīng)濟(jì)投入。”何廣利說。
多位業(yè)內(nèi)人士指出，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)遵循市場規(guī)律，由市場主體決定走什么樣的技術(shù)路線，在市場機制的引導(dǎo)下逐步邁向成熟，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
■延伸閱讀
沽源風(fēng)電制氫項目完成設(shè)備安裝
本報訊 沽源風(fēng)電制氫項目日前已完成全程建構(gòu)物結(jié)構(gòu)、全程建筑物裝飾裝修，制氫設(shè)備也全部安裝就位，制氫系統(tǒng)管道完成95%，下一步將對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。項目建成后，可形成年制氫1752萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的生產(chǎn)能力，對提升壩上地區(qū)風(fēng)電消納能力具有重要意義。
沽源風(fēng)電制氫綜合利用示范項目是河北省的重點項目，由河北建投新能源有限公司投資，與德國McPhy、Encon等公司進(jìn)行技術(shù)合作，引進(jìn)德國風(fēng)電制氫先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，在沽源縣建設(shè)200兆瓦容量風(fēng)電場、10兆瓦電解水制氫系統(tǒng)以及氫氣綜合利用系統(tǒng)3部分。該項目依照河北省總體氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃進(jìn)行建設(shè)，一部分氫氣用于工業(yè)生產(chǎn)，降低工業(yè)制氫產(chǎn)業(yè)中煤炭、天然氣等能源消耗量；另一部分將在氫能源動力汽車產(chǎn)業(yè)具備發(fā)展條件時，用于建設(shè)配套加氫站網(wǎng)絡(luò)，支持河北省清潔能源動力汽車發(fā)展。
據(jù)悉，沽源風(fēng)電可開發(fā)容量約340萬千瓦，目前已建成風(fēng)電場14個、總裝機容量133萬千瓦（其中河北建投48萬千瓦、國華35萬千瓦、華電25萬千瓦、大唐5萬千瓦、中廣核20萬千瓦），全部實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。全縣太陽能可開發(fā)容量約300萬千瓦，目前已與9家光伏發(fā)電企業(yè)簽署了開發(fā)協(xié)議，總裝機容量33.87萬千瓦。
（劉雅靜 梁志剛）
國內(nèi)風(fēng)電制氫項目一覽
2009年
國網(wǎng)上海市電力公司啟動“風(fēng)光電結(jié)合海水制氫技術(shù)前期研究”項目。該項目對風(fēng)電、光伏制氫提出了多種應(yīng)用方案，并以東海風(fēng)電場為例，開展了風(fēng)、光電制氫的綜合效益評價。
2014年4月
由中國節(jié)能環(huán)保集團(tuán)公司負(fù)責(zé)的國家863計劃“風(fēng)電直接制氫及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)研究與示范”項目啟動。該項目在中節(jié)能風(fēng)電公司張北分公司建設(shè)風(fēng)電場，制氫功率為100kW，燃料電池發(fā)電為30kW。
2014年10月
由國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院負(fù)責(zé)的“氫儲能關(guān)鍵技術(shù)及其在新能源接入中的應(yīng)用研究”項目啟動。氫儲能實驗室平臺包括30kw光伏模擬、2Nm3/h堿性電解水制氫、16Nm3合金儲氫以及10kw質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池實驗?zāi)K。
2015年4月
由河北建投新能源有限公司投資，與德國McPhy、Encon等公司聯(lián)合開展的中德合作示范項目——沽源風(fēng)電制氫項目啟動。該項目在河北沽源投建10MW電解水制氫系統(tǒng)，配合200MW風(fēng)電場制氫，項目建成后，可形成年制氫1752萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的生產(chǎn)能力，成為我國目前最大的風(fēng)電制氫示范項目。
