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1月29日,国家发改委和国家能源局联合印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》(以下简称“《方案》”)。《方案》指出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件。
方案将将氢(氨)储能列入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向、“十四五”新型储能标准体系重点方向以及“十四五”新型储能技术试点示范。开展依托可再生能源制氢(氨)的氧(氨)储能等试点示范,将探索风光氢储等源网荷储一体化和多能互补的储能发展模式列入“十四五”新型储能区域示范。
方案提出,到2025年,氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破。
1氢储能优势:规模大、周期长、可跨季节储能
氢储能是指氢能作为一种媒介,实现“可再生能源发电-水电解制氢-氢燃料电池发电”的能量转换过程,从而有效解决可再生能源的波动性和间歇性,起到稳定电网的作用。
下图是氢储能和几种储能方式比较。
图1储能介质比较,资料来源:公开资料
上图表明,氢储能技术路线被认为具备规模大、周期长、可跨季节储能等突出优势,是“可再生能源+储能”的重要发展方向,将与电化学储能互补,共同构成两种主要储能方式。
表1氢储能与电化学储能比较
资料来源:公开资料,香橙会氢能数据库整理。
2燃料电池企业找到新的更大的蓝海
“可再生能源发电+水电解制氢”制出的氢气又称为“绿氢”,是真正意义上零二氧化碳排放的制氢方式,将和工业副产氢共同构成主要氢气来源。
其中,PEM水电解被认为是未来主要的水电解制氢方式,尤其是在氢储能领域。因为PEM电解槽是氢燃料电池的逆反应装置,两者结构上完全一致,差异主要体现在材料体系上,从2021年开始,国内外燃料电池产业链企业已开始PEM电解槽及核心零部件的布局。
国外方面,包括Ballard、Plug Power、Cummins在内的燃料电池企业已推出PEM电解槽产品;国内方面,包括氢晨科技、上海治臻、鸿基创能、理工氢电、济平新能源等在内的燃料电池产业链企业也开始研发、生产PEM电解槽、膜电极、催化剂及其他关键零部件。
表2国内外燃料电池企业PEM水电解布局情况:
资料来源:香橙会研究院
在具体的氢储能示范项目上,根据香橙会氢能数据库统计,截止至2021年底,我国在建和示范运行的氢储能设施共有7座。其中,位于张家口在建的“张家口200MW/800MWh氢储能发电项目”是目前全球规模最大的氢储能项目,将安装80套5,000kW的电解槽,项目建设期为2年,预计2023年投入运行。
以下为中国7座在建和示范运行的氢储能设施:
表3 7座在建和示范运行的氢储能设施:
资料来源:香橙会氢能数据库
3欧美等国家在氢储能上的野望
早在2020年12月21日,美国能源部(DOE)发布了储能大挑战路线图(Energy Storage Grand Challenge Roadmap),这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。该路线图提出了极具野心的目标:到2030年,可以在美国国内开发、制造能够满足美国所有市场需求的储能技术。
路线图包含“三大课题”和“五大路径”,并列举了储能的“三个技术方向”,其中氢储能(HES)是其中的三大技术之一。
目前,全球氢储能已进入示范阶段。据香橙会氢能数据库统计,截至2021年11月,主要发达国家在运营氢储能设施已有9座,电解槽装机量合计17.33MW。其中,最大的两处均在德国,电解槽装机量为6,000kW;另有两处氢储能设施在建,电解槽装机量合计2.8MW。
表4:发达国家氢储能设施
资料来源:香橙会氢能数据库
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