登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
大规模高比例可再生能源电力的接入,对构建新型电力系统提出了巨大挑战。首先,风电和光伏在时间维度上具有周期特征的间歇波动性、在空间维度上具有资源禀赋的差异性,新型电力系统承担着复杂繁重的消纳任务,需要在不同时间尺度、以不同能源载体形式提高系统灵活响应能力。其次,当前我国电力系统的新型储能技术形式以储电尤其是电化学储能为主,难以满足大规模、长周期、跨季节的电力调节需求。第三,提高煤电机组灵活调节能力、降低煤电机组最小技术出力同样是现阶段让渡可再生能源电力、提高可再生能源利用水平的重要手段之一。但是,随着我国碳中和进程的不断推进,提高非化石能源消费占比是降低碳排放最直接有效的方式。因此,新型电力系统亟需挖掘多元稳定的清洁低碳能源载体,为构建安全可靠的电力系统运行体系提供坚强支撑和有力保障。
(来源:微信公众号“ 能源研究俱乐部”ID: nyqbyj 作者:杜忠明)
氢能作为一种来源广泛、清洁灵活、应用场景丰富的二次能源,在化工、交通、能源电力、建筑等领域均涉及应用。在构建新型电力系统的背景下,氢能是电能的重要能量转换载体,基于各类可再生能源制氢技术为基础的电氢应用体系可以灵活地实现电能-氢能的双向互动转化,因地制宜形成满足电、热、冷多元化能源需求的多能互补系统,是可再生能源电力的有力补充。
储氢是电氢应用体系中的重要环节,可以克服新能源电力存储难以大规模、长周期、跨季节的局限性,助力提高新型电力系统的低碳电源支撑能力。下面主要从构建新型电力系统的角度对储氢规模和储氢形式两个关键问题进行讨论,并提出储氢技术应用在电力领域应用的发展建议。
图1 氢电应用体系
一
储氢规模宜合理优化、按需配置
随着构建新型电力系统进程的不断推进,发展长时间尺度、大规模储能技术的紧迫性逐渐凸显。已经商业化的大规模储能技术主要有抽水蓄能、压缩空气储能、热水/熔盐等储热技术。但抽水蓄能的建设受厂址条件严格限制,熔盐储热技术主要应用于光热发电领域,压缩空气储能技术正在商业化示范的初期。鉴于氢能具有灵活应用的优势并且可以进行大规模、长周期储存,储氢技术受到了广泛关注。
图2 几种主要储能形式的储能容量和储能时长
虽然储氢从时间尺度角度讲具有长周期、跨季节的优势,但是电-氢-电的转化效率实际仅有40%左右,远远低于锂离子储能的效率。因此,如果一味增加储氢规模,会显著降低系统整体发电效率,减少可再生能源电量,直接影响经济性;但如果储氢规模过小,则会难以满足长时间储氢的需求,不利于提高可再生能源消纳水平。因此,按需合理配置储氢规模是充分发挥储氢技术在新型电力系统中优势的重要方面。
以内蒙古风光资源较好的地区为例,以电源基地风电/光伏/火电装机规模为4000MW/8000MW/4000MW、配置1000MW/2000MWh锂离子储能为基础条件,当固定配置500MW电解水制氢系统、储氢时长从2小时增加到16小时,考虑以可再生能源电解水制氢—气体储氢—氢燃料电池发电体系的氢电系统的发电量随储氢时长的变化如表1所示。
第一,从表中可以看出,当储氢时长从2小时增加至6小时的时候,储氢发电量增加明显,之后随着储氢时长的增加,发电量增加并不明显,这说明大规模储氢的时长存在一个最优值,并非时间越长越好;第二,在给定的资源条件下,氢能量存储可以跨天,从而实现长周期储能,而锂电是日内、日间充放电,这说明相比于锂电储能,储氢具有长时间尺度储能的优势;第三,电氢系统的充放电效率远远小于锂电,这也导致了电氢系统的能量利用率低,因此,电氢循环系统适用于峰谷价差较大或需要长周期、大规模消纳弃风弃光的场景。
仍以内蒙古风光资源较好的地区为例,以电源基地风电/光伏/火电装机规模为4000MW/8000MW/4000MW、配置1000MW/2000MWh锂离子储能为基础条件,储氢时长6小时,储氢容量从200MW增加至1000MW,以可再生能源电解水制氢—气体储氢—氢燃料电池发电体系的氢电系统发电量随储氢容量变化如表2所示。
随着储氢容量的增加,氢电系统的发电量明显增加,这主要是因为储氢容量增加后,平抑瞬时风电、光伏波动性的能力增强了,但是氢电循环装置的利用小时数并不是随之增加的,而呈现先增加后降低的趋势。这是因为储氢容量存在一个结合经济性确定的最佳储氢容量,当设计储氢容量小于最佳储氢容量时,不能满足消纳风光的需求;而当设计容量大于最佳储氢容量时,虽然氢电循环发电量增加、可再生能源利用水平提高,但是氢电循环装置利用小时数下降,实际运行过程中部分装置可能仅在少数风电峰值时刻运行,其他时间备用或停机从而导致全年闲置时间较长,由此增加的建设运行费用有可能难以满足项目经济性要求。因此,合理优化储氢容量是兼顾可再生能源消纳利用和技术经济性的必然要求。
二
储氢形式应因地制宜、经济可行
储氢形式的划分有多种说法,一种是以物理形态区分,即气态储氢、液态储氢和固态储氢;一种是以化合状态区分,氢单质状态、氢化合物状态。最早期国内均是以物理形态区分储氢形式,当时氨和甲醇尚未被纳入到储氢体系中。近年来,随着对储氢技术认识的不断加深,鉴于氨和甲醇等氢化合物作为储氢方式具有运输便捷经济的优势,逐渐也被纳入了储氢体系中。
在新型电力系统中,氢电循环中储氢的上游制取环节为可再生能源电解水制氢,下游利用环节一般为燃料电池和氢燃机,因此,储氢被视为是一种提高电力系统灵活性和增加可再生能源电量的方式,且不同类型的燃料电池和氢燃机对氢气入口的纯度要求也有所差异。
图3 以物理形态区分的储氢形式 图4 以化合状态区分的储氢形式
在送端来说,储氢可以和电化学储能配合应用于大型多能互补综合能源基地中,电化学储能用于短时调峰、调频,储氢则在新能源发生季节性波动和非常规天气状况时发挥长周期、大规模储能的优势。在这种情况下,采用储罐储氢显然是不经济的,在众多储氢技术路线中,利用盐穴、废弃矿井、含水层等特殊地质条件进行氢气存储是长期规模化储氢的最佳途径之一。国际上已经开展了利用盐穴进行规模化储氢的尝试,充分说明了该技术路线的可行性,四个已经建成的盐穴储氢项目分别位于美国和英国。
在受端来说,储氢主要作为削峰填谷、需求侧响应的一种储能形式,可选择的储氢形式比较灵活。可以根据具体的应用场景选择气罐压缩氢气储氢、金属氢化物的固态储氢形式或低温液态、有机液态等液态储氢形式,若氨燃机进一步技术成熟后,也可以选择储氨的形式。但具体储氢形式的确定应重点考虑储氢下游氢-电系统的技术路线,结合对氢气纯度要求而统筹考虑确定。
三
发展建议
新型电力系统具有适应大比例可再生能源且全面低碳化的特征,因此,在未来的新型电力系统中,能够大容量、长时间尺度充分消纳利用可再生能源的储氢技术是其他储能形式的有益补充,是推动多能互补和源网荷储一体化发展的重要手段。
(一)推动各种储氢技术装备的技术进步和发展,鼓励开展能源电力领域范围内的不同场景、不同规模的储氢技术示范,为高比例可再生能源接入电力系统进行技术储备。结合可再生能源电力制氢为制取环节、燃料电池发电或氢燃机发电为利用环节的不同应用模式,探索在电源侧、电网侧、用户侧因地制宜开展不同储氢技术形式的示范,形成不同储氢技术的适用应用场景及规模配置建议。
(二)尽快完善能源电力领域电氢循环体系的技术标准规范,明确氢的能源属性,建立能源电力领域氢能利用的安全监管和风险评价体系。一方面,氢能现阶段仍然按危化品进行管控,由氢合成的甲醇和氨同属危化品,这使得氢的能源化利用存在诸多障碍;另一方面,氢能尚未建立完整完善的制、储、运、用各环节的技术标准体系,尤其是在氢电应用方面,如电解水制氢系统的电力系统接入、电氢系统集成优化设计规范、电氢循环项目的安全管理规范等,未来仍然需要进一步研究制定相关标准规范体系,以支撑氢能的健康、稳步发展。
(三)建立健全电力市场、碳市场的市场机制,客观反映以可再生能源电解水制氢为基础的绿氢及储氢在新型电力系统中的实际价值。现阶段,可再生能源电解水制氢价格仍然较高,规模化储氢技术尚未具备技术经济性,然而在“双碳”目标下,具有绿色低碳属性的大规模、长周期的储氢及其转化为的电力必将是维持新型电力系统供需平衡和保障系统安全的重要方式,相应地,必须尽快建立健全能源、电力系统辅助服务和价格形成机制,加快完善碳市场相关机制,客观反映储氢的实际价值。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,4月24日,重庆市经信委发布《重庆市首台(套)重大技术装备推广应用目录(2024年版)》,其中包括加氢站成套设备、车用燃料电池系统测试平台、氢燃料电池观光车、35MPa车载储氢系统等,共七项氢能相关产品纳入名单。具体详情如下:
北极星氢能网获悉,4月9日,兆联清通伊宁市制加氢一体站示范项目全面复工,标志着伊宁市氢产业建设又向前迈进一大步。兆联清通伊宁市制加氢一体站示范项目总投资3000万元,建设包括两台500m/h的碱性电解水制氢装置、4台氢气隔膜压缩机、1台20MPa储氢瓶组、1台45MPa储氢瓶组、4台加氢机以及配套的公辅设
北极星氢能网获悉,4月11日,国新办举行“推动高质量发展”系列主题新闻发布会,海南省委副书记、省长刘小明表示,打造新质生产力重要的实践地主要是基于海南的两大比较优势,一个优势是温度、深度、维度和绿色这“三度一色”自然的禀赋,第二个优势是自贸港的政策和开放红利的加持的优势。具体来说,
北极星氢能网获悉,近日,国家电投发布青海省海西州德令哈市光氢储燃一体化示范项目可行性研究报告编制服务招标公告,该项目采用新能源绿电制氢,通过纯氢燃机发电实现电网调峰,规划建设新能源发电200万千瓦、制氢2.6万Nm/h、储氢57.6万Nm、电化学储能65MW/65MWh以及1套38MW纯氢燃机联合循环发电调峰
近日,广州(洛阳)工程公司与中船双瑞特装公司联合开发的35兆帕氢气管束式集装箱、加氢站用储氢瓶组等产品在洛阳实现批量生产,进入实际应用阶段。这标志着该公司新型储氢装备研发取得突破,进一步增强了在全新氢能业务链的竞争力。高压储氢瓶组不仅承载着氢气储存任务,更是将氢气从工业产品转化为能
北极星氢能网获悉,中联重科3月15日在回复投资者提问时表示,中联重科作为装备制造业龙头企业,近年在氢能源领域投入了大量工作,不断围绕“制氢-加氢-储氢-氢燃料电池-整机”产业链持续布局,产品覆盖领域广,是行业内屈指可数布局全产业链的企业。目前已完成加氢站45MPa氢气压缩机,及工程机械用35MP
北极星氢能网获悉,近日,湖北大冶市矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目(简称“绿电绿氢项目”)获得国家发展改革委清洁低碳氢能创新应用工程项目批复,获批中央预算内投资1.2亿元。该项目是目前湖北省唯一且第一个入选国家发展改革委清洁低碳氢能创新应用工程项目,是全国首个开展岩穴
北极星氢能网获悉,近日,欧盟委员会发表声明说,已批准一项新计划以支持氢能基础设施建设,减少对天然气的依赖,从而推动实现碳中和目标。欧盟委员会表示,法国、德国、意大利、荷兰、波兰、葡萄牙和斯洛伐克7个欧盟国家将为该计划提供69亿欧元的公共资金,预计还将带动超过54亿欧元的私人投资。欧盟
北极星氢能网获悉,近日,新建发改委发布氢能产业领域“揭榜挂帅”项目榜单,榜单基于“新能源+制氢+储氢+多晶硅产线”一体化场景的智能化技术、成套装备及验证平台研发和示范应用项目。详情如下:关于发布氢能产业领域“揭榜挂帅”项目榜单的通知各有关单位:为加快解决我区氢能产业领域发展关键技术
北极星氢能网获悉,2024年2月4日,中能建氢能源有限公司与北京大学化学与分子工程学院在北京开展技术合作交流,能建绿色氢氨新能源(松原)有限公司与佛山清德氢能源科技有限公司签约松原氢能产业园(绿色氢氨醇一体化)项目安全低成本储氢关键技术开发合作项目。为积极响应国家发展改革委和国家能源局
北极星氢能网获悉,近日,许继电气软件公司发布招标公告,宁夏风光火氢大型能源项目需采购碱性电解水制氢设备以及PEM制氢-固态储氢-燃料电池系统。据北极星氢能网了解,此次为许继电气首次招标氢能相关设备。公告显示,这两次采购应答人及其应答产品须满足如下要求:应答产品原厂商必须具有生产应答产
北极星氢能网获悉,中国化学3月18日在回复投资者提问时表示,中国化学近年来以“三年五年规划,十年三十年愿景目标”中长期发展战略和“十四五”规划为引领,聚焦主业实业,大力推动企业转型升级高质量发展。按照党中央、国务院决策部署,全力以赴加快发展前瞻性战略性新兴产业,积极布局新材料、工业
近日,氢枫(中国)与宝武镁业举行镁基固态储氢战略合作签约仪式,双方将聚焦镁基固态储氢技术和镁基固态储氢应用等进行战略合作。业内人士认为,经过近几年的探索,镁基固态储氢已成为最具前景的氢能储运技术之一,目前正逐步走向小规模应用。加速镁基固态储氢技术的产业化应用,将有效缓解氢能在储运
近日,在国家稀土功能材料创新中心,装着固态储氢装置的氢燃料叉车正在装卸货物,这标志着固态储氢技术在移动载具领域实现成功应用。“该叉车首次实现固态储氢热管理与燃料电池热管理联动,大幅降低工作过程中固态储氢装置的供热能耗,使供氢系统稳定性大幅增加。”国家稀土功能材料创新中心氢能首席专
2021年,“碳达峰”和“碳中和”在两会上作为中国的战略目标,首次被写入政府工作报告,彰显了中国坚持走低碳发展道路的决心。在加速能源行业转型的背景下,氢能凭借零污染、能量高、资源丰富、用途广泛等优点,受到了国家的高度重视,并积极引导、支持其发展。中国氢能联盟预计2020~2025年间,中国氢
界各地的能源公司都在竞相开发氢气储存技术,认为这将有助于减少对天然气的依赖,提高能源安全美国能源部已经确定了美国一些它认为最适合进行洞穴储氢开发的地区英国和欧盟也在进行储氢项目,英国和欧盟都在拼命寻找管道天然气的替代品中国石化新闻网讯据油价网12月23日报道,在全球范围内,能源公司和
北极星氢能网获悉,近日,中国化学科研院与中国天辰工程有限公司联合组织召开甲基环己烷-甲苯有机液体储氢技术科技成果评价暨集团科技专项验收会。会议邀请中石化石油化工科学研究院、中国能源建设集团有限公司、北京化工大学、北京低碳清洁能源研究院和兖矿鲁南化工有限公司等氢能行业知名专家对项目
7月14日,由中国石化主办的氢能应用现代产业链建设推进会暨高质量发展论坛在北京举办。中国工程院院士丁文江在发表题为《镁基固态储氢研究及发展趋势》的主旨演讲。丁文江表示,中国的镁占全世界的90%,在镁基固态储氢方面具有先天优势。据丁文江院士介绍,目前镁基固态储氢在汽车、海上风电、军工等领
高可靠长寿命锂离子电池关键技术及产业化应用,含高比例新能源的电力系统需求侧负荷调控关键技术及工程应用,氢气规模化提纯与高压储存装备关键技术及工程应用,±800kV换流变压器自主化研制及工程应用,网源友好型风电机组关键技术及规模化应用等获得2020年度国家科学技术进步奖获奖项目目录(通用项目)的二等奖。
10月25日,黑龙江省人民政府发布《黑龙江省“十四五”科技创新规划》,其中在氢能与燃料电池领域将开展先进制氢技术及装备、储氢技术及装备、燃料电池电堆设计、燃料电池发电系统设计等关键技术的研究及设备的研制。
他们假设可再生能源发电的普及率为85%,报告指出,地下储氢技术和具有碳捕获储存的天然气联合循环发电厂是持续放电时间为120小时储能应用中价格最低的选项。
4月25日至26日,国网蒙东电力召开构建新型电力系统关键技术交流研讨会,邀请能源电力系统的知名专家、资深学者,和电力行业的领导、企业家齐聚一堂,围绕新型电力系统构建的关键技术进行研讨交流,进一步深化电力系统关键技术交流合作,携手推进能源绿色低碳转型。自治区能源局电力处副处长强华,南瑞
北极星售电网获悉,4月26日,广东省四会市人民政府发布关于印发《四会市碳达峰实施方案》的通知,《方案》提出,加快建设新型电力系统。优化完善供电主网,加快构建适应大规模新能源接入并满足分布式能源“即插即用”要求的智能电网,强化电力调峰和应急能力建设,提升电网安全保障水平。加强用电需求
习近平总书记指出:“要适应能源转型需要,进一步建设好新能源基础设施网络,推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力。”银线跨越,西电东送。全长1452公里的昆柳龙直流工程,将乌东德水电站的绿电送至广东广西,年送电量可达330亿千瓦时。数字电网,
“双碳”目标下,新能源迎来爆发式增长。截至今年3月底,太阳能发电装机容量约6.6亿千瓦,同比增长55.0%;风电装机容量约4.6亿千瓦,同比增长21.5%。然而,风光资源间歇性、不稳定性的特点也给电力系统的调度和平衡带来了不小的挑战。4月24日,“清华大学能源互联网创新研究院成立九周年院庆暨第二届能
为推动新型电力系统建设,加快促进新质生产力发展,根据南方电网公司新型电力系统建设工作领导小组的部署要求,公司于近日启动首批8个新型电力系统示范区评估验收工作。南方电网公司战略规划部相关负责人介绍,此次评估验收采用“现场考察+会议评估”的方式进行,邀请来自政府部门、科研院所、行业协会
4月22日-23日,设计中心(勘测设计公司)针对高村、宁河重建等重难点工程设计任务开展集中工作。高村220千伏变电站工程、宁河220千伏变电站重建工程为公司年度重点工程,4月中上旬公司相继召开内审会,对工程初步设计方案、临时过渡方案、方案工程量以及新技术应用等进行了详细的审查,并传达了国网公
北极星储能网获悉,4月25日,国家金融监督管理总局发布关于推动绿色保险高质量发展的指导意见。其中提出,推动能源绿色低碳转型。针对太阳能、风电、水电、核电等能源产业生产、建设和运营期间的风险特性,提供全生命周期保险保障。探索推进新型储能、氢能、生物质能、地热能、海洋能等新能源领域的保
习近平总书记强调,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。国家电网有限公司坚决扛起维护国家能源安全的职责使命,加强规划统筹引领,全力服务新能源高质量发展,加快特高压和主网架建设,强化配电网建设,提升电网防灾抗灾能
北极星售电网获悉,4月25日,国家金融监督管理总局发布关于推动绿色保险高质量发展的指导意见,其中提到,推动能源绿色低碳转型。针对太阳能、风电、水电、核电等能源产业生产、建设和运营期间的风险特性,提供全生命周期保险保障。探索推进新型储能、氢能、生物质能、地热能、海洋能等新能源领域的保
4月24日,广东省人民政府办公厅印发广东省开展国家标准化创新发展试点工作方案(粤办函〔2024〕53号),其中提到,加强新型电力系统标准建设,完善风电、光伏、输配电、先进核电和化石能源清洁高效利用标准,推动开展储能、氢能产业标准体系研究。还提到,推动建立碳达峰碳中和标准计量体系,制定更严
习近平总书记强调,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。国家电网坚决扛起维护国家能源安全的职责使命,加强规划统筹引领,全力服务新能源高质量发展,加快特高压和主网架建设,强化配电网建设,提升电网防灾抗灾能力和电网
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!