中国华能许世森：氢能和燃料电池是未来连接可再生能源传统能源的纽带——2018年智慧电厂论坛（二期）

我们华能清能院在制氢方面这些年也做了很多工作，我们的特点是现在能将电耗从5度降到4.3度电，已经实现的工业化，而且这是和苏州（金力），国内最大的电解槽公司合作开发电极，使能耗进一步降低，明年预计降到4.1度电。同时在电解废水上发展。我们的目标是4.1度电，科技部2022年的氢能和燃料电池重点专项里面目标是4.1度，我们今年年底到明年年初就能够达到这个目标。

我们除了电极材料的开发、能耗的降低以外，我们也和壳牌石油合作，周院长也是中国石油大学的，石油企业现在对电解制氢方面也是非常关注，我们两家在合作，出一部分资金在合作研究动态，波动范围比较大的，从20%-120%电力的波动情况下，制氢的工艺能够产出稳定的氢能。

关于氢储能和峰巅制氢经济性的分析，我们做了很多方案，针对新疆、甘肃、云南水电、四川水电、煤电都做过很多研究，应该说在一定的范围内是有经济效应的。在这里简单说一下，有个敏感性的分析，现在当氢的售价在1.4-1.5元的情况下，市场是能够接受的，当然现在不是面向燃料电池汽车了，燃料电池汽车它的承受能力还是比较高的，2.5元以上是有可能承受的，原因是现在很多城市都在补贴，所以单靠补贴未来发展也是有限制的，现在1.5元或者1.4元是有些煤化工或者石油天然气化工，用可再生能源制氢，与化工厂结合，提高它的产能，降低它的碳排放，这些能够结合，这样就有一个大规模的氢消纳的问题，近期如果氢的价格能控制在1.5元以下，市场的消纳是有可能的，而且这个项目是有效应的，从这上面再往前推，按4.1或者4.3度电往前推，算下来近期有可能的还是弃风弃光的那部分电或者是水电。搞电的人知道水电成本是比较低的，1毛多钱，反过来给大家一个概念，水电的一毛钱，或者说风电弃电以后，给电厂一毛钱，再加上电厂过网费一毛多钱，不到两毛钱做氢，市场上还是有一定竞争力的，但是也要和当地氢的消纳有没有大的化工厂、城市有没有发展燃料电池电动汽车的规划相关。

下面再介绍一下高温燃料电池，高温燃料电池主要是用在分布式发电，就是周院长讲的未来分布式发电，它最主要的特点就是小型高效，我们都是搞发电的，我们知道现在把火电搞到了极致，搞到百万千瓦的超超临界，也在搞700度，但是它的净发电效率也就是45、46这个水平，必须要搞到百万等级才行。但是现在电力过剩以后，新的需求不需要建那么大的电厂了，建了大电厂又是过剩，它需要不同的能量，需要一部分电又需要大量的热，这种情况下，百万等级的厂就满足不了要求了，包括燃气分机联合循环，得造F级效率才会高，但是现在不需要那么多电，需要的是热，需要的是综合的能源效率，热电联供的效率现在也就是70%-80%，用40%几的净发电效率还有30%几的热效率加起来是热电联供。但是燃料电池可以实现，比如一百千瓦，家庭用只需要用一百千瓦，但是还需要一部分热，这种情况下，建一个百万的机组就不合适了，而且效率并不高。刚才讲的燃料电池小型高效，一百千瓦同样实现热电联供效率达到90%以上，这就是为什么未来分布式发电，以天然气的分布式发电它的能效提高和未来的前景，原因是在这儿。目前由于我们国家电网是非常强大的，电网公司尽了很多社会责任，我们只要有人烟的地方都有电网，但是在西方国家不是这样的，分布式发电，以燃料电池的分布式发电率先在西方国家得到了推广应用，在我们国家，电网非常强大，而且电网可靠性也非常高，所以对于这些应用，我们喊了很多年的分布式，实际上推进是比较慢的，主要原因跟我们的国情有关。但是现在新增的用户，尤其是江浙一带经济比较发达的地区已经有了新的需求，主要原因是电燃机改造的，天然气过去的柴油发电机，现在改成了柴油内燃机烧天然气，这种分布式的，价格很便宜，也很灵活，也可以实现小型，但是实现不了小型和高效，同时实现不了（零）排放，因为它有噪音的。江苏浙江队这种分布式的发电，居民是拒绝的。现在对我们国家新的需求，对于新的园区需求是需要供电、供热、供冷综合的系统，这也是未来发电企业智慧电厂、智慧能源供给系统的非常重要的组成部分。

真正实现高效的，化石燃料或者煤天然气，如图就是日本2030火力发电计划，它的目标有IGCC，再往前发展是AGSC，整体煤计划的发电，效率提高55%-60%，天然气也是联络循环1700度入温的，形成GTFC，天然气的联络循环发电，这些方面整个日本除了汽车交通意外发电企业也有长远的规划，进一步提高效率。

减排二氧化碳，由于它是低温转化，它650度，生成的碳就很少了，还有模块化组装。主要研发的单位美国、德国、日本、意大利这些都有，但是真正比较领先的是美国和日本还有德国。

在这里重点介绍一个高温燃料电池是固体氧化物燃料电池，今天就不讲了，重点讲熔融碳酸盐燃料电池未来是最接近燃料化的高温燃料电池。另外它形成系统，从煤、天然气发电到60%，综合效率接近90%，另外它的组成，如果容量再大可以组成一些更高效的循环，发电效率在58%、55%以上，这是刚才讲的小型高效。未来再大要整体煤气化的联合循环发电。

固体氧化物简单说一下，有北美的BloomEnergy作为代表的，还有欧洲和亚洲的，国内的潮州三环做的还不错，给BloomEnergy供一些原材料。刚才说的BloomEnergy的目前容量比较小，只有几千瓦，家庭用的尤其是一些家庭用的热电联供系统。

如图是个标志性的电站，韩国建了6千瓦的熔融碳酸盐燃料电池，是一个模块烧天然气，比较适合大型发电公司来做，实际上已经实现了工业化。

未来我们觉得大家都在讨论储能的问题，电网和能源互联网、个体智能电网之间的关系，实际上现在面临最大的问题还是可再生能源局部过剩，最后导致弃风弃光弃水的问题，实际上从季节性，比如现在搞化学电池储能，其他的机械储能怎么解决短时间的问题，解决每天甚至每周的问题，但是解决不了季节性问题。像风电和光伏很多是季节性的问题，现在智能电网最难的是如何进行季节性的储能和调节，比较好的办法还是电解制氢，通过氢这种大规模季节性的调节。欧洲也是这样做的，甚至将来将氢注入西气东输的天然气管道，通过天然气进行调节和运输，电力之所以西部的可再生能源，今天会议也邀请了石油的专家来，实际上西部的电要送到东部来，1800公里一万就不合算了，但是还有一条通道，过去是公路运煤还有一种是西气东输管道，把电变气通过管道送过来也是一种方式。

简要说一下清能院在这方面做的工作，还是做了将近20年的研发，源自电力工业部的部署，当时电力工业部90年代就关注高温燃料电池的发展，但是经过20多年的发展，现在应该说进展不是特别快，但是也取得了可喜的进展，现在也掌握了熔融碳酸盐燃料电池的核心材料，也组装出来了堆，开路电压、电流密度也都达到了国际水平，应该说目前规模跟国际上还有差距，但是技术指标已经差不多了，我们已经开发出国内首台十千瓦的燃料电池发电堆。如图是当时开发的2千瓦、5千瓦、10千瓦的熔融碳酸盐燃料电池燃料堆，还是很难的，难的原因是西方国家从90年代开始这项技术就对中国全面封锁，完全靠自主开发，现在也是。过去其他是禁运的，实际上这项技术一直是禁止的。当然也有好处，逼着我们自己从头开始开发了一些核心技术。

成本目前可以到1.2万/kw，未来可以控制在8000，8000块以下可以用微型燃机和天然气内燃机分布式发电，因为它的效率高就可以竞争了，所以未来的前景刚才已经讲了，国家在发展化石燃料，进一步提高效率，2030的重大项目里面也将15兆瓦和50兆瓦的MCFC作为重点的任务。

最后总结一下，氢能应该说是未来可再生能源发展的非常重要的项目技术，我们的可再生能源规模提高了，和智能电网之间是非常好的调节，可以实现季节性、大规模的储能。另外一个是燃料电池，燃料电池本身可以用天然气、煤气、沼气也可以用氢，过去说氢能燃料电池有时候是连在一起的，但是各有各的应用范围，今天借这个时间给大家汇报一下这方面的工作。谢谢大家！

（发言为电力头条App根据速记整理，未经本人审核）

直播地址：2018年智慧电厂（第二期）