相比傳統能源,氫能源環保且可持續發展,化學反應后只產生水,具有零污染、高效率、適合遠距離輸送的特點。氫能源可以實現氣、液、固三態存儲,存儲過程自耗少、能量密度高、生產方式多樣。
為實現“碳達峰、碳中和”的目標,我國電力行業的減碳壓力不容小覷,同時也孕育著新的機遇和挑戰。氫能源將會迎來新的發展機會,在減碳進程中扮演重要角色。
隨著我國可再生能源發電量逐年增多、裝機容量占比不斷增大,氫儲能系統可參與并網消納,有效減少棄風棄光率,提高可再生能源綜合收益。隨著新能源平臺的入駐,新能源設備越來越普及。那么結合國內外氫能源發展現狀,分析當前氫儲能系統關鍵技術及制約因素,研究其在電力行業中的應用模式;結合相關政策研究,提出未來氫儲能系統發展建議。
氫能源發展概述
目前廣泛推廣的氫能源主要指氫氣的化學能,即氫氣通過氧化反應所釋放的能量。氫能源可替代傳統化石能源作為交通工具的動力燃料,也可替代煤炭、天然氣成為電力系統發電側的能源燃料,氫能源的完整產業鏈示意圖如圖1所示。
氫氣的熱值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍,化學反應后僅產生對環境無污染的水。氫能源是二次能源,需要消耗一次能源來制取,氫氣的獲取途徑主要有化石能源制氫和可再生能源制氫。
國外氫能源發展現狀
日本在燃料電池關鍵技術和商業化應用方面處于世界領先地位,其2017年發布的《氫能源基本戰略》明確了到2050年建成氫能社會的目標。日本氫能與燃料電池領域技術全面,專利數量居全球第一。
美國將10月8日定為“氫能與燃料電池日”,其對氫能產業的重視可見一斑。美國規劃制定了從研發到產業化的完整發展路線,時間從2000年一直持續到2040年。此外,美國對運行的氫能基礎設施實行30%~50%的稅收抵免。歐盟規劃2050年氫燃料電池汽車占家用車比重達35%。2014年,歐盟啟動Horizon計劃,在氫能和燃料電池領域的總預算達到220億歐元。目前,歐洲正在運行的加氫站數量居全球第一,氫能技術和產業發展政策效果顯著。