氢能存储的发展很可能与不稳定的新能源发电系统相结合,如风电、光伏。
风能发电和光伏发电有下述不足之处:
1、“输出”不稳定
光伏不能在夜间发电,光电转化率随时间迅速衰减,日发电量波动较大,年发电量呈递减趋势。这不是洗洗就可以恢复的。
风力发电,在大多数地区(不是全部)是中午时风轻、午夜时风强、未满状态,功率波动大。
以往对全生命周期的研究表明,五年前,主要主流制造商对风机齿轮箱、叶片等大型部件的损坏概率约为0.27%(已运行多年的风电场数据不一定准确)。
2. 电站的位置比较偏远
光、风自然资源储藏量充足的地域大多数聚集在“三北”、高原地区、山区地带和沿海。这些地区要么远离用电负荷中心,要么生态环境脆弱,不可破坏。
为了更好地将电能从偏僻地区输送到大城市,需要配套设施建设的输电线路成本费用并不低,电网也不喜波动巨大的垃圾电接入,咱们电网消纳水平在全球排首位,又有任劳任怨的火电老大哥担任调峰小能手,才可以消纳这样大量的新能源装机容量。
PS:三峡工程(以防洪为主)以保障民生为主要职责的偏远水电项目,享受国家级调度,通过特高压直接向长三角输送,新能源电站的小体量,容易被电网忽视。
因此,未来不经过任何处理的集中新能源电站将越来越少。
3、大量的土地资源被占用
回击许多人觉得光伏建筑集成一体化,能够规避土地资源的浪费。
目前用的最多的屋顶光伏,在前几年就很火,各级政府都是在积极推动,也在补贴和落实政策,但在实践中并不是很有效。
首先,施工的限制,能符合屋顶光伏支架结构安全的屋顶不是很多,能布置光伏板的屋顶不是人们想象的那样是个屋顶就可以上的。
另外一方面,由于个人运营不太专业,光伏板发电效率也就迅速下降,导致屋顶光伏项目经济效益不佳,发电集团的收购和运营并不能达到每一个小屋顶管理者的安全生产要求,人工成本极高,最后造成屋顶光伏变成鸡肋。
从目前的实践来看,部分生产企业屋顶+外委维护、光伏+农业、光伏+停车等形式都是相对合理的建筑光伏一体化应用模式,但规模有限。
再看看集中式光伏电站和风电发电场所占用的土地资源。
从图中可以看出,遍布全山的光伏板几乎覆盖了山体面向太阳的一面,对本地的自然生态环境带来了非常严重的破坏。因此,未来如何保护失去农田或林地的农民也是一个问题。
相对较好的风电似乎只占用了一小点土地资源,但从图中可以看出,通往各扇点的所有山脊上的运维道路并没有硬化,下雨时,土壤侵蚀会非常严重。
因此,同等装机容量的光伏、风电需要的土地资源远远超过火电、水电、核电,而它们所谓的环保、无污染只不过是掩耳盗铃。
在土地利用目标越来越紧、生态环境保护需求不断上升的背景下,未来像这样的大型集中式新能源电站将越来越少。
新能源和氢储能组合在一起,就是双赢!
氢能存储与新能源发电相结合,是降低氢能存储成本,提高新能源发电利用率的优良选择!
目前,该方法仅适用于已具备储氢、制氢、运氢能力的企业。如果单独使用风力发电和光伏制氢,目前似乎很难收回成本,但未来就不一定了。
化工领域的宝丰能源现阶段已经开始布局相关产业,但是,根据发布的信息,应该是示范项目,投资也不是很差,只花了10亿元,不知道是否可以盈利。
阳光电源曹仁贤对光伏+氢气有过这样看法:
10MW光伏每一个小时可生产加工制造10m³氢气,一个25km²的光伏发电列阵,直接可以弄一个小型制氢城,制氢城每一年能够生产制造一百万吨氢气。
根据初步测算,在阳光充足的地区,光伏发电制氢的成本约为0.15元/千瓦时,明显低于目前制氢用电的成本,据统计,目前我国已稳步推进近10个光伏制氢项目。
结合新能源去生产氢气的方式,只能算作氢气储能1.0版本的应用,考虑到储氢极其困难,储氢容器和运输管道容易出现“氢脆”现象,就地利用氢气将是更好的选择。
这也就诞生了储氢2.0版本,就是将新能源所产生的电能作为氢气的化学能进行储存,就地利用,推广新能源+氢储能+煤化工的模式。
充分利用新能源制取氢气就可以为煤化工给予氢源(煤化工中氢气基本上可以完全利用),以二氧化碳为原料生产甲醇,不仅不会产生碳排放,而且可以吸收碳,在未来碳中和的背景下,它也可以在碳交易市场上进行交易,这可算是一举数得。
所以说,在原料、光照条件充沛的地域不断探索储氢能源的新应用,发展化工企业+风电光伏模式,将是未来发展的大趋势之一。