风电制氢
关键词：风电制氢。
描述：
风电制氢技术是将风能通过风力发电机转化成电能，电能通过电解水制氢设备转化成氢气， 风电制氢技术主要涉及电氢转换和氢气输运两大关键技术，整个技术模块包括风力发电机及电网、电解水制氢系统、储氢系统和氢气输运系统。
风电制氢技术是将风能通过风力发电机转化成电能，电能通过电解水制氢设备转化成氢气，通过将氢气输送至氢气应用终端，完成从风能到氢能的转化。
根据风电来源的不同，可以将风电制氢技术分为并网型风电制氢和离网型风电制氢两种。并网型风电制氢是将风电机组接入电网，从电网取电的制氢方式，比如从风场的35kV或220kV电网侧取电，进行电解水制氢，主要应用于大规模风电场的弃风消纳和储能。离网型风电制氢是将单台风机或多台风机所发的电能，不经过电网直接提供给电解水制氢设备进行制氢，主要应用于分布式制氢或局部应用于燃料电池发电供能。
风电制氢技术作为一种新型的储能方式，更多地将被应用于平抑大规模风电场发电的不均衡性，提高风场风电的利用率。
风电制氢技术主要涉及电氢转换和氢气输运两大关键技术，整个技术模块包括风力发电机及电网、电解水制氢系统、储氢系统和氢气输运系统。根据风场风电的拓扑结构，按照控制需求可以从35kV或220kV电网处取电，经过AC/DC转化后，进行电解水制氢，所制的氢气先储存在中压储氢罐中，然后，通过20MPa氢气压缩机充灌到氢气管束车，根据用氢需求进行派送，或者可以将中压氢气以不高于体积比10%的浓度掺入到天然气管道中进行输送。
一、发展现状与问题
发展风电制氢技术也很重视，2014年，考察德国氢能混合发电项目，指示国内相关部门组织实施氢能利用示范项目。国家能源局指示河北、吉林省加快可再生能源制氢示范工作，将氢储能作为解决弃风、弃光问题的新思路。
2015年3月，《关于做好2015年度风电并网消纳有关工作的通知》，其中，第五项提出要积极开拓适应风能资源特点的风电消纳市场。为提高本地电网消纳风电的能力，促进风电的就地利用，河北、吉林省要加快推进风电制氢的示范工作，进一步积累经验。
2016年3月，能源部发布《关于做好2016年度风电并网消纳有关工作的通知》，总结现有示范项目经验基础上，开展一批新的风电制氢、风电高载能供电示范项目建设。河北、吉林省要加快推进风电制氢的示范工作。
2016年4月，《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》，也将“氢能与燃料电池技术创新”作为15项重点任务之一。明确提出：“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”。
但总体上讲，我国风电制氢技术研发起步较晚，进展较为缓慢。目前尚无成熟商业运行的风电制氢储能和燃料电池发电系统，大规模风电制氢储能的示范工程设计经验不足，在系统的关键性技术、效率提升和经济性方面未能取得实质性的进展。面临的问题主要有：
（一）关键技术难题
从技术角度来看，风电的随机性、不稳定性、波动性较大，而水电解制氢设备对电能质量的稳定性要求较高，频繁的电力波动会对设备的运行寿命及氢气的纯度质量造成影响。如何进行有效的电能匹配，提高制氢设备的可利用率需要研究探讨。此外，当前氢气的储存和运输成本较高，包括氢气储运的安全性等都是制约氢能行业发展的瓶颈，储运技术需进一步深入研究。
（二）推广应用难题
风电制氢技术的发展有待于氢气下游用户使用问题的解决，当前氢气的大规模使用途径还较为单一，受限于运输和储存成本，用量较大石化企业、合成氨企业多为自行制备，或采用天然气重整、甲醇裂解或煤制氢等方式制取。高纯氢市场用户多，但用量较小，行业发展潜力不大。近年来燃料电池汽车行业技术发展颇受关注，燃料电池汽车行业的规模化发展将会带动氢能规模化利用。
参照德国powertogas计划，将氢气按一定比例加注到天燃气管道中加以利用，也是风电制氢和氢能利用规模化发展的有效途径。如果将风电制取的氢气注入到西气东输的输气管道中，则我国西北部地区的风电弃风难题可有效解决。
二、促进风电制氢技术发展的对策建议
（一）关注解决氢能利用途径
制定有关标准和政策，探索将氢气注入到天然气管道中加以利用；促进燃料电池技术行业的发展，燃料电池技术发展将带动氢能的清洁利用，进而推动风电制氢技术的发展。提高油品品质，提高汽柴油标号标准，进而推动油品加氢技术的发展，扩大氢能的利用途径。
（二）加强电解制氢技术的开发
电解制氢技术要想在间歇性电源的储能环节中获得广泛应用，首先必须满足对间歇性电源功率波动的适应性，因此需要深入研究电解制氢装备的功率波动适应性，开发大功率、低成本和高效率工业化碱性电解水制氢技术。同时，开发可快速响应功率波动的固体聚合物电解水制氢技术（SPE）。
（三）开展氢储能系统的研发
由于氢气易于储存，因此有利于提高波动性大的风/光发电品质，并能够参与电网调峰网，可以提高电网安全性和运行效率。因此，如何设计高压储氢系统，使之与电网调峰和运行模式相匹配，是该技术能够走向市场的关键技术之一。
（四）注重大规模风电制氢运行模式以及经济性
一种技术的推广应用，其经济性固然重要，但对于影响面较大的技术而言，单纯考虑经济性是不够的，特别是对社会和环境都会产生影响的技术，应该对其综合效益进行研究和评价，包括社会效益、环境效益及经济效益等。因此，需要在经济性分析的基础上，建立一套多能源转换利用的综合效益评价指标体系和方法，为决策提供支撑。
（五）解决风电与电网输配电的政策问题
参考国家能源局制定的风电供热政策，制定风电制氢相关政策。水电解制氢站是类似于电解铝等的高耗能产业，用电负荷的增加有利于电能的消纳，电网应增加风电的发电上网指标，吸收利用更多清洁电能。出台直供电售电政策，电网公司收取相应过网费后，风电场可直接向制氢站供电，统筹调度风电与太阳能等新能源发电资源，确保水电解制氢供电的稳定性。
|
